ES2628067T3 - Bomba de anillo líquido con dispositivo de recuperación de gas - Google Patents

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ES2628067T3 ES08879032.4T ES08879032T ES2628067T3 ES 2628067 T3 ES2628067 T3 ES 2628067T3 ES 08879032 T ES08879032 T ES 08879032T ES 2628067 T3 ES2628067 T3 ES 2628067T3
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Abstract

Componente de una bomba de anillo líquido (20) que comprende una placa con orificios sustancialmente plana (30) que tiene un orificio de entrada (32) y un orificio de descarga (34) y un árbol (26) que soporta un rotor (24) que comprende una pluralidad de álabes (46), en el que los álabes adyacentes (46) cooperan para definir espacios inter- álabe entre ellos, comprendiendo dicho componente: un cuerpo cilíndrico circular con un taladro circular (66) que se extiende a lo largo de un eje; una primera abertura (86) formada en dicho componente y que se extiende en una dirección perpendicular al taladro circular (66) y que intersecta el taladro circular (66); una segunda abertura (90) formada en dicho componente y que se extiende en una dirección perpendicular al taladro circular (66) y que intersecta el taladro circular (66); una trayectoria de fluido definida por las aberturas primera y segunda (86, 90) y el taladro circular (66), en el que dicha primera abertura (86) se abre en un primer espacio inter-álabe, estando dicha primera abertura (86) entre un borde de cierre (32') del orificio de entrada (32) de dicha bomba de anillo líquido (20) y un borde delantero (34") del orificio de descarga (34) de dicha bomba de anillo líquido (20); y en el que dicha segunda abertura (90) se abre en un segundo espacio inter-álabe, estando dicha segunda abertura (90) entre un borde de cierre (34') de dicho orificio de descarga (34) y un borde delantero (32") de dicho orificio de entrada (32); en el que dicho componente de dicha bomba de anillo líquido (20) está dispuesto, al menos parcialmente, en una cavidad cilíndrica circunferencial (62) formada por álabes de rotor (46) de dicho rotor (24).

Description

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DESCRIPCION
Bomba de anillo Kquido con dispositivo de recuperacion de gas Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a una bomba de anillo Ifquido. Mas en concreto, la invencion se refiere a un canal que interconecta de manera fluida espacios inter-alabe de un rotor de una bomba de anillo lfquido.
Antecedentes
Las bombas de anillo lfquido son bien conocidas. El documento de patente US 4.850.808, de Schultze, describe tal bomba de anillo lfquido. La bomba tiene conductos colocados en cono (bomba conica de anillo lfquido) y tiene una o dos etapas. La bomba incluye un alojamiento; un conjunto de rotor dentro del alojamiento; un arbol que se extiende dentro del alojamiento sobre el que esta montado el conjunto de rotor; y un conjunto de motor acoplado al arbol. Durante el funcionamiento, el alojamiento se llena parcialmente de lfquido de funcionamiento de manera que cuando el rotor gira, los alabes del rotor se meten en el lfquido de funcionamiento o de bombeo y hacen que se forme un anillo excentrico que diverge y converge en la direccion radial con respecto al arbol. Cuando el lfquido diverge del arbol, la presion reducida resultante en los espacios entre alabes de rotor adyacentes del conjunto de rotor (espacios inter-alabe) constituye una zona de admision de gas. Cuando el lfquido converge hacia el arbol, la presion incrementada resultante en los espacios entre los alabes de rotor adyacentes (espacios inter-alabe) constituye una zona de compresion de gas. Un elemento en forma de cono esta acoplado dentro de un orificio en forma de cono del conjunto de rotor. El elemento en forma de cono tiene conductos para impedir que el gas, que de otro modo sena arrastrado desde la zona de compresion, pase por la zona de admision y vuelva a entrar en la zona de compresion.
El documento de patente US 4.251.190, de Brown describe un compresor de aire giratorio de anillo de agua. El compresor incluye un alojamiento; un conjunto de rotor dispuesto dentro del alojamiento; un arbol alimentado con fines de movimiento que se extiende dentro del alojamiento y esta acoplado de manera fija al conjunto de rotor. El conjunto de rotor utiliza un lfquido de bombeo y crea un anillo excentrico de una manera similar al documento de patente US 4.850.808. Una placa o cabeza de orificios tiene una extension circunferencial que se extiende hasta un taladro cilmdrico del conjunto de rotor. Un manguito de orificios esta dispuesto y ajustado a presion alrededor de la extension cilmdrica. El manguito incluye una ranura circunferencial y una pluralidad de hendiduras que se extienden longitudinalmente. El manguito reduce la cavitacion. El documento DE258483 describe una bomba en la que estan previstos unos orificios de entrada y de salida radialmente hacia dentro de un rotor. El documento US4679987 describe una bomba de anillo lfquido que tiene un conducto de derivacion para transportar lfquido de bombeo desde su entrada y a su salida durante el arranque.
Breve descripcion
Resulta ventajoso reducir el mecanizado y equilibrado complejos, asociados a bombas conicas de anillo lfquido. Por tanto, la presente invencion proporciona un canal en una parte de una bomba de anillo lfquido. El canal tiene una primera abertura que se abre en un primer espacio inter-alabe formado por alabes de rotor. La primera abertura esta situada a lo largo de una trayectoria arqueada entre un borde de cierre de un orificio de entrada y un borde delantero de un orificio de descarga. El orificio de entrada y el orificio de descarga estan en una placa con orificios de la bomba de anillo lfquido.
El canal tiene una segunda abertura que se abre en un segundo espacio inter-alabe formado por alabes de rotor. La segunda abertura esta en una trayectoria arqueada entre un borde de cierre del orificio de descarga y un borde delantero del orificio de entrada. Una trayectoria de fluido interconecta las aberturas primera y segunda. Al menos una parte de la bomba de anillo lfquido que forma el canal esta dispuesta en una cavidad cilmdrica circunferencial, en donde la cavidad se forma a partir de una pluralidad de extremos de alabe de rotor que se extienden axialmente. La parte de la bomba de anillo lfquido que proporciona el canal puede ser un cilindro desmontable.
El canal esta aislado del orificio de descarga y del orificio de entrada de la placa con orificios y sellado con respecto a los mismos cuando la bomba esta en el modo de funcionamiento. La invencion se describe en la reivindicacion 1.
Breve descripcion de los dibujos
La figura 1 es una vista en seccion parcial irregular tomada paralelamente al arbol de una bomba de anillo lfquido que incorpora la invencion.
La figura 2A es una vista en perspectiva del cilindro en el que se forma el canal sellado.
La figura 2B es una vista en planta del lado derecho del cilindro mostrado en la figura 2A.
La figura 2C es una vista en planta del lado frontal del cilindro mostrado en la figura 2A.
La figura 2D es una vista en seccion tomada por las lmeas 2D - 2D de la figura 2C.
La figura 2E es una vista en planta del lado posterior del cilindro mostrado en la figura 2A.
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La figura 3 es una representacion en seccion esquematica tomada perpendicularmente al arbol de la bomba de anillo lfquido para resaltar la posicion relativa de los rotores, el lfquido de funcionamiento, los espacios entre los alabes, el orificio de entrada, el orificio de descarga y la trayectoria de fluido formada en el cilindro cuando la bomba esta en el modo de funcionamiento.
La figura 4 es una vista en perspectiva frontal del rotor mostrado en la figura 1.
Descripcion detallada
Como se puede ver con referencia a las figuras 1 a 4, la bomba de anillo lfquido 20 incluye un alojamiento anular 22, un rotor 24 dentro del alojamiento, con un arbol 26 de accionador o motor primario 28 que se extiende dentro del alojamiento. El rotor 24 esta montado de manera fija en el arbol 26. El alojamiento 22 forma un lobulo que proporciona una cavidad 36 en la que estan dispuestos el rotor 24 y el lfquido de funcionamiento 53. La placa con orificios 30 cubre un extremo abierto del alojamiento 22. La placa con orificios tiene un orificio de entrada de gas 32 y un orificio de descarga de gas 34 por los que el gas entra y sale de los espacios 49 formados por alabes de rotor 46 sucesivos o adyacentes, denominados dichos espacios espacios inter-alabe. Cada espacio inter-alabe es sellado por la superficie interior del lfquido de funcionamiento 53 cuando la bomba esta en el modo de funcionamiento. De ese modo, los espacios inter-alabe, cuando la bomba esta en el modo de funcionamiento, son espacios inter-alabe sellados. La placa con orificios 30 se asegura en el alojamiento 22 con tornillos 38 u otros medios adecuados. Una placa de conexion 40 se asegura en la placa con orificios 30 con tornillos u otros medios adecuados. El alojamiento se asegura, por un extremo cerrado 222 al accionador 28. En el ejemplo mostrado, el accionador 28 es un motor. Naturalmente, el accionador podna ser un motor electrico o algo que no sea un motor.
El rotor 24 incluye un cubo 44 desde el cual se extienden los alabes de rotor 46. Un taladro cilmdrico 48 se extiende dentro del cubo. El eje 26, que se extiende a traves del taladro de alojamiento 50, se extiende dentro del taladro cilmdrico 48. En la realizacion mostrada en la figura 1, el arbol tiene un extremo libre orientado hacia la placa con orificios 30. El extremo libre es un tapon adyacente 52. El tapon 52 tiene un cuerpo 54 que esta asegurado en un extremo abierto de taladro de cubo 56. El cubo 44 esta montado de manera fija en el arbol 26.
Cada alabe de rotor 46 tiene un extremo axial libre 58, una placa con orificios adyacente 30, que se extiende en la direccion radial con respecto al arbol 26. Cada alabe de rotor 46 tiene un extremo libre 60 que se extiende horizontalmente, extendiendose en la direccion axial con respecto al arbol 26. Cada extremo libre horizontal 60 es sustancialmente paralelo al arbol 26. Los extremos libres horizontales 60 forman una cavidad circular 62 que define una circunferencia y no forman una cavidad conica. La flecha 55 ilustra la direccion de rotacion del rotor 24.
Un dispositivo 64 esta dispuesto entre la placa con orificios 30 y el rotor 24. La figura 1 muestra el dispositivo 64 instalado en la bomba de anillo lfquido 20. El dispositivo 64 es un componente de la bomba de anillo lfquido. Como se ve en las figuras 2A - 2E, el dispositivo 64 es generalmente un cilindro circular. El dispositivo 64 tiene un taladro circular 66 definido por un contrataladro 68. El dispositivo 64 tiene una superficie circunferencial 70 y un diametro 72. El dispositivo 64 esta dimensionado para encajar dentro de la cavidad circular 62. Existe un huelgo de funcionamiento entre la superficie circunferencial 70 y los extremos libres horizontales 60. La cantidad de huelgo depende del volumen de la bomba y de otros factores conocidos. Extendiendose desde una primera cara extrema 77 del dispositivo 64 hay un collarm, saliente o anillo circular 76 que tiene un diametro menor que el diametro 72. El collarm circular 76 es un elemento de posicionamiento para colocar el dispositivo 64 con relacion a la placa 30. El elemento de posicionamiento podna ser cualquier numero de estructuras. El dispositivo 64 tiene una segunda cara extrema 78. La segunda cara extrema 78 tiene una superficie rebajada plana que forma un rebaje circunferencial 80. El rebaje 80 proporciona un paso para lubricacion. El dispositivo 64 tiene un canal de descarga de gas 82 y un canal de entrada de gas 84. El canal de descarga de gas 82 se extiende en la direccion radial a traves de una parte del dispositivo 64 de tal manera que el canal 82 tiene una primera abertura 86 que se abre en el taladro 66 a traves del contrataladro 68; y una segunda abertura 88 que se abre a traves de la superficie circunferencial 70. Un canal 82' une las aberturas 86 y 88. De este modo, el canal 82 comprende el canal 82', 86 y 88. El canal de entrada de gas 84 se extiende en la direccion radial a traves de una parte del dispositivo 64 de tal manera que el canal de entrada 84 tiene una abertura 90 que se abre en el taladro 66 a traves del contrataladro 68. El canal de entrada 84 tiene tambien una abertura 92 que se abre a traves de la superficie circunferencial 70. El canal 84' une las aberturas 90 y 92. Asf, el canal 84 comprende el canal 84', 90 y 92.
Cuando se instala el dispositivo 64, la segunda cara extrema 78 esta orientada en direccion opuesta a la placa con orificios 30 y hacia el extremo cerrado de alojamiento 222. La segunda cara extrema 78 esta cerca de la cara extrema de cubo de rotor 96. La cantidad de huelgo depende del volumen de la bomba y de otros factores conocidos. La cubierta de tapon 98 encaja dentro del taladro 66.
La primera superficie de cara extrema 77 se apoya en la placa con orificios 30. El collarm 76 encaja dentro del rebaje de placa con orificios circunferencial 81 para sellar el taladro 66 por la primera superficie de cara extrema 77. El dispositivo 64 esta orientado de modo que encaje dentro de la cavidad cilmdrica de rotor 62 y por tanto su diametro es sustancialmente perpendicular al arbol 26. La primera superficie de cara extrema 77 tiene uno o mas orificios pasantes de recepcion de elementos de fijacion 74 que reciben elementos de fijacion para fijar el cilindro 64 a la placa con orificios 30.
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Como puede verse en la figura 3, el canal de descarga 82 esta situado circunferencialmente entre el borde de cierre de orificio de entrada 32' y el borde delantero de orificio de descarga 34". La posicion del canal de descarga 82 esta determinada por la geometna del alabe de rotor 46, la separacion angular entre alabes sucesivos 46 y la posicion del borde de cierre de orificio de entrada 32'. Es preferible que el angulo p entre el borde de cierre 32' y un punto tangente a o un punto al principio (punto B) del canal 82 sea mayor que el angulo a incluido entre alabes sucesivos 46. El angulo p puede ser igual o mayor que el angulo a
El canal de entrada 84 esta situado circunferencialmente entre el borde de cierre de orificio de descarga 34' y el borde delantero de orificio de entrada 32". La posicion del canal de entrada 84 esta determinada por la geometna de la superficie interna del alojamiento 22, la geometna del alabe de rotor 46, la separacion angular a entre alabes sucesivos 46, la posicion del borde de cierre de orificio de descarga 34' y la posicion del borde delantero de orificio de entrada 32". Si se construye una lmea 601 desde el centro del arbol (punto A) hasta el punto de maxima aproximacion de la punta del alabe de rotor 46 a la superficie interna del alojamiento 22 (punto A'), el canal 84 esta preferiblemente situado dentro de 20 grados angulares (angulo y) antes de dicha lmea y de 10 grados angulares (angulo 6) despues de dicha lmea, dependiendo la variacion de la geometna del rotor 24 y del angulo incluido a.
En el modo de funcionamiento, el canal compuesto por el taladro 66, el canal de descarga 82 y el canal de entrada 84 se afsla y se sella con respecto al orificio de descarga 34 y al orificio de entrada 32. Por tanto, el dispositivo 64, cuando la bomba esta en el modo de funcionamiento, proporciona un canal aislado y sellado 66, 82, 84. El sellado y el aislamiento se producen porque en el modo de funcionamiento, huelgos de funcionamiento, tales como el huelgo entre la cara 78 y la cara extrema de cubo 96, quedan sellados por el lfquido de funcionamiento. Si la bomba deja de funcionar y el lfquido de funcionamiento no esta presente, entonces los huelgos de funcionamiento quedan sin sellar. En este caso, se podna considerar que el dispositivo 64 tiene un canal 66, 82, 84 sustancialmente sellado y aislado, es decir, sellado excepto para huelgos de funcionamiento no sellados. Como puede verse en las figuras, el canal 82', la abertura 86, el taladro 66, la abertura 90 y el canal 84' forman una trayectoria de fluido que interconecta las aberturas 88 y 92.
El canal sellado 66, 82, 84 permite que un gas 551, atrapado en un espacio inter-alabe sellado 49 que ha girado hasta la posicion 549, escape de este espacio inter-alabe y se deposite en un espacio inter-alabe sellado 49 que ha girado hasta la posicion 449. De este modo, al gas 551, que de otro modo sena arrastrado de la zona de compresion 100 a la zona de admision 102, no se le permitira pasar por la zona de admision 102 y volver a entrar en la zona de compresion 100. Esto mejora la eficiencia de la bomba. Generalmente, el gas 551 fluye en la direccion de las flechas 51.
Un espacio inter-alabe 49 esta en la posicion 549 cuando ha recorrido el borde de cierre de orificio de descarga de placa con orificios 34' pero aun no ha comenzado a recorrer el borde delantero de entrada de placa con orificios 32''. Un espacio inter-alabe 49 esta en la posicion 449 cuando ha recorrido el borde de cierre de entrada de placa con orificios 32' pero aun no ha comenzado a recorrer el borde delantero de orificio de descarga de placa con orificios 34".
Aunque la invencion se ha descrito con referencia a un ejemplo de una bomba de anillo lfquido de una sola etapa, la invencion es igualmente aplicable a bombas de anillo lfquido de dos etapas o a bombas que tienen dos o mas etapas individuales. Lo anterior es solo un ejemplo de una realizacion de la invencion. Hay otros ejemplos que incluinan diferentes realizaciones de la invencion. Por ejemplo, la salida del canal 66, 82', 84' podna estar en la placa con orificios. El dispositivo puede formar parte integrante de la placa con orificios o puede ser separable de la misma. Por consiguiente, son posibles muchas modificaciones y variaciones en la presente invencion en vista de las ensenanzas anteriores. Debe entenderse que, dentro del ambito de aplicacion de las reivindicaciones adjuntas, la invencion se puede poner en practica de otro modo, segun se describe espedficamente en la presente memoria. La lectura de las reivindicaciones debe ser inclusiva.

Claims (5)

  1. 5
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    15
    20
    25
    REIVINDICACIONES
    1. Componente de una bomba de anillo Ifquido (20) que comprende una placa con orificios sustancialmente plana (30) que tiene un orificio de entrada (32) y un orificio de descarga (34) y un arbol (26) que soporta un rotor (24) que comprende una pluralidad de alabes (46), en el que los alabes adyacentes (46) cooperan para definir espacios inter- alabe entre ellos, comprendiendo dicho componente:
    un cuerpo cilmdrico circular con un taladro circular (66) que se extiende a lo largo de un eje;
    una primera abertura (86) formada en dicho componente y que se extiende en una direccion perpendicular al taladro circular (66) y que intersecta el taladro circular (66);
    una segunda abertura (90) formada en dicho componente y que se extiende en una direccion perpendicular al taladro circular (66) y que intersecta el taladro circular (66);
    una trayectoria de fluido definida por las aberturas primera y segunda (86, 90) y el taladro circular (66),
    en el que dicha primera abertura (86) se abre en un primer espacio inter-alabe, estando dicha primera abertura (86) entre un borde de cierre (32') del orificio de entrada (32) de dicha bomba de anillo lfquido (20) y un borde delantero (34") del orificio de descarga (34) de dicha bomba de anillo lfquido (20); y
    en el que dicha segunda abertura (90) se abre en un segundo espacio inter-alabe, estando dicha segunda abertura (90) entre un borde de cierre (34') de dicho orificio de descarga (34) y un borde delantero (32") de dicho orificio de entrada (32);
    en el que dicho componente de dicha bomba de anillo lfquido (20) esta dispuesto, al menos parcialmente, en una cavidad cilmdrica circunferencial (62) formada por alabes de rotor (46) de dicho rotor (24).
  2. 2. Componente segun la reivindicacion 1, en el que la primera abertura (86) es una abertura de un canal de descarga (82) y la segunda abertura (90) es una abertura de un canal de entrada (84).
  3. 3. Componente segun la reivindicacion 2, en el que el canal de descarga (82) tiene un area transversal mayor que el area transversal del canal de entrada (84).
  4. 4. Componente segun la reivindicacion 2, en el que el canal de descarga (82) tiene un area transversal dos veces el area transversal del canal de entrada (84).
  5. 5. Bomba de anillo lfquido que incluye el componente de cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
ES08879032.4T 2008-12-18 2008-12-18 Bomba de anillo líquido con dispositivo de recuperación de gas Active ES2628067T3 (es)

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