ITFI20120210A1 - "high efficiency low specific speed centrifugal pump" - Google Patents

Description

“POMPA CENTRIFUGA A BASSA VELOCITA’ SPECIFICA ED ALTA EFFICIENZAâ€

DESCRIZIONE

Campo dell’Invenzione

La presente descrizione concerne perfezionamenti alle pompe centrifughe, in particolare ma non esclusivamente a pompe centrifughe multistadio. Più specificamente, la presente descrizione riguarda miglioramenti volti ad aumentare l’efficienza di pompe centrifughe aventi una bassa velocità specifica.

Descrizione dell’ Arte Anteriore

Pompe centrifughe multistadio sono ampiamente usate per incrementare la pressione di liquidi. Una pompa centrifuga multistadio comprende usualmente una cassa e un albero disposto per ruotare nella cassa. Una pluralità di giranti sono calettate sull’albero e sono alloggiate per ruotare in rispettive camere formate nella cassa della pompa.

Anelli e bussole di tenuta inter-stadio sono montati nella cassa e cooperano con le rispettive giranti per effettuare tenuta su ciascun lato di ogni girante, così impedendo che il liquido pressurizzato in uscita da una girante torni indietro verso lo stadio a monte. L’efficienza degli anelli di tenuta e delle bussole di tenuta influenza pesantemente l’efficienza complessiva della pompa.

In termini generali, data una certa differenza di pressione attraverso la pompa, fra l’ingresso della pompa e l’uscita della pompa, un maggior numero di stadi dà luogo ad una tenuta inter-stadio di maggiore efficienza, poiché esiste un salto di pressione più piccolo attraverso ciascun anello di tenuta o bussola di tenuta. Questo dà luogo ad una efficienza più elevata della pompa. Viceversa, specialmente nei casi di pompe centrifughe ad alta pressione multi-stadio, la riduzione del numero totale di stadi conduce ad un aumento della caduta di pressione attraverso le tenute interstadio e conseguentemente ad un aumento del trafilamento di liquido.

La caduta nella efficienza complessiva della pompa à ̈ particolarmente rilevante nel caso di stadi a bassa velocità specifica, cioà ̈ in quegli stadi di pompa o in quelle pompe multi-stadio progettati per elaborare ridotte portate di flusso ad alta prevalenza, cioà ̈ elevata differenza fra pressione di uscita e pressione di ingresso.

Tenute a spazzola sono state suggerite in pompe centrifughe in applicazioni in cui il fluido elaborato contiene particelle solide o à ̈ un fluido multi-fase. Tenute a spazzola, tuttavia, hanno un’efficienza di tenuta limitata e hanno una capacità di modesto salto di pressione.

Vi à ̈ pertanto l’esigenza di disposizioni di tenuta inter-stadio più efficienti, in particolare in stadi a bassa velocità specifica o in pompe centrifughe multi-stadio a bassa velocità specifica.

Sommario dell’invenzione

La descrizione concerne una disposizione di tenuta perfezionata atta ad aumentare l’efficienza di una pompa centrifuga a singolo stadio o multi-stadio comprendente una cassa, un albero ruotante disposto per ruotare in detta cassa e uno o una pluralità di stadi di pompa. Ciascuno stadio di pompa comprende una girante fissata sull’albero ruotante e disposta per ruotare in una rispettiva camera di girante. Una pluralità di organi di tenuta sono inoltre previsti, per ridurre il trafilamento fra un componente ruotante e un rispettivo componente stazionario della pompa. In alcune forme di realizzazione, almeno uno degli organi di tenuta in almeno uno degli stadi della pompa comprende una disposizione di lamine cedevoli o organi a lamina cedevole fissati fra loro contrapposti all’estremità di base al rispettivo componente stazionario e formanti un anello di tenuta fra il componente stazionario e il rispettivo componente ruotante. Uno o più degli stadi della pompa hanno una velocità specifica definita come

Ns = (ω q<1/2>)/(h<3/4>)

pari o inferiore a 25, dove

ω à ̈ una velocità di rotazione dell’albero della pompa espressa in giri al minuto q à ̈ una portata di flusso attraverso lo stadio espressa in m<3>/s al punto di massima efficienza (PME)

h à ̈ un aumento di prevalenza attraverso lo stadio espresso in metri.

In alcune forme di realizzazione, ciascuno stadio della pompa ha una bassa velocità specifica, non superiore a 25. In altre forme di realizzazione, la pompa può comprendere N stadi e N-1 stadi hanno una velocità specifica pari od inferiore a 25. Il primo stadio, cioà ̈ quello più vicino all’ingresso della pompa o lato di aspirazione della pompa può essere differente dagli stadi rimanenti ed avere una velocità specifica superiore a 25.

In alcune forme di realizzazione la velocità specifica di uno o di più, e preferibilmente di tutti escluso uno o di tutti gli stadi della pompa multi-stadio può essere pari o inferiore a 23, preferibilmente pari o inferiore a 22 e ancora più preferibilmente pari o inferiore a 20, ad esempio pari o inferiore a 15.

In alcune forme di realizzazione, ciascuno stadio della pompa comprende un organo di tenuta sul lato di ingresso e un organo di tenuta sul lato di uscita. Almeno l’organo di tenuta sul lato di ingresso di almeno uno, di alcuni, o di tutti gli stadi comprende organi a lamina cedevole disposti tra loro contrapposti come sopra descritto. In particolare almeno l’organo di tenuta di ingresso comprende organi a lamina cedevole. L’organo di tenuta sul lato di ingresso può essere disposto per cooperare con un occhio di girante della rispettiva girante. L’organo di tenuta sul lato di uscita può essere disposto per cooperare con il disco di girante della rispettiva girante. In ulteriori forme di realizzazione, uno, alcuni o tutti gli organi di tenuta sul lato di uscita degli stadi della pompa comprendono organi a lamina cedevole.

In ulteriori forme di realizzazione sono usati diversi organi di tenuta comprendenti organi a lamina cedevole, fra una parte stazionaria o componente stazionario della cassa e una porzione dell’albero ruotante o una porzione di un componente, quale una bussola o simile che ruota solidalmente con l’albero ruotante.

Ulteriori organi di tenuta formati da organi a lamina cedevole possono essere previsti fra uno stadio di pompa più esterno e una estremità di albero contenente le tenute meccaniche che isolano la pompa rispetto all’atmosfera.

In alcune forme di realizzazione la pompa può essere provvista di un tamburo di bilanciamento. Possono essere previsti uno o più organi di tenuta cooperanti con il tamburo di bilanciamento. Uno o più di detti organi di tenuta possono comprendere o essere formati da organi a lamina cedevole.

Gli organi a lamina cedevole vantaggiosamente hanno una configurazione piana, con una sezione trasversale avente una prima dimensione in direzione assiale e una seconda dimensione in direzione tangenziale (spessore della lamina), la prima dimensione essendo maggiore della seconda dimensione, cioà ̈ le lamine cedevoli hanno una larghezza in direzione assiale molto maggiore rispetto al loro spessore. Ad esempio, la dimensione assiale à ̈ almeno dieci volte la dimensione tangenziale. La stretta sezione trasversale della lamina cedevole fornisce deformabilità flessionale nella direzione tangenziale e rigidezza nella direzione assiale.

Disposizioni di tenuta a lamine cedevoli sono note di per se. La loro applicazione à ̈ nota in turbine. Tuttavia organi a lamina cedevole non sono stati impiegati per turbo-pompe. Organi di tenuta a lamina cedevole sono caratterizzati da un flusso totale di trafilamento, che à ̈ la combinazione del trafilamento fra le estremità terminali degli organi a lamina cedevole e il componente ruotante e del trafilamento fra organi a lamina cedevole adiacenti. Il primo contributo à ̈ proporzionale al diametro della tenuta e il secondo contributo à ̈ proporzionale all’altezza della tenuta e al diametro dell’albero. In disposizioni di tenuta di turbo-pompe il rapporto fra l’altezza della tenuta e il diametro della tenuta à ̈ di 4-5 volte maggiore rispetto alle turbine. Le disposizioni di tenuta a lamine cedevoli in pompe darebbero pertanto luogo a flussi di trafilamento inaccettabili. E’ stato adesso sorprendentemente scoperto che la combinazione di disposizioni di tenuta a lamine cedevoli e stadi a bassa velocità specifica dà luogo a una efficienza di tenuta sorprendentemente migliorata, che dà luogo ad una più alta efficienza della pompa. Alternativamente, per una certa prevalenza differenziale totale predeterminata, la stessa efficienza come in pompe note può essere raggiunta con un ridotto numero di stadi.

Configurazioni particolarmente vantaggiose prevedono una tenuta a labirinto, comprendente organi a lamina cedevole con una o più fessure che si estendono dalla estremità di base radialmente più esterna verso un punto intermedio lungo l’altezza della lamina. Uno o più anelli stazionari, vincolati alla parte stazionaria della disposizione di tenuta si estendono radialmente verso l’interno nelle fessure degli organi a lamina cedevole formando un labirinto, che aumenta l’efficienza della disposizione di tenuta.

Caratteristiche e forme di realizzazione sono descritte qui di seguito e ulteriormente definite nelle rivendicazioni allegate, che formano parte integrale della presente descrizione. La sopra riportata breve descrizione individua caratteristiche delle varie forme di realizzazione della presente invenzione in modo che la seguente descrizione dettagliata possa essere meglio compresa e affinché i contribuiti alla tecnica possano essere meglio apprezzati. Vi sono, ovviamente, altre caratteristiche dell’invenzione che verranno descritte più avanti e che verranno esposte nelle rivendicazioni allegate. Con riferimento a ciò, prima di illustrare diverse forme di realizzazione dell’invenzione in dettaglio, si deve comprendere che le varie forme di realizzazione dell’invenzione non sono limitate nella loro applicazione ai dettagli costruttivi ed alle disposizioni di componenti descritti nella descrizione seguente o illustrati nei disegni. L’invenzione può essere attuata in altre forme di realizzazione e attuata e posta in pratica in vari modi. Inoltre si deve comprendere che la fraseologia e la terminologia qui impiegate sono soltanto ai fini descrittivi e non devono essere considerate limitative.

Gli esperti del ramo pertanto comprenderanno che il concetto su cui si basa la descrizione può essere prontamente utilizzato come base per progettare altre strutture, altri metodi e/o altri sistemi per attuare i vari scopi della presente invenzione. E’ importante, quindi, che le rivendicazioni siano considerate come comprensive di quelle costruzioni equivalenti che non escono dallo spirito e dall’ambito della presente invenzione.

Breve descrizione dei disegni

Una comprensione più completa delle forme di realizzazione illustrate dell’invenzione e dei molti vantaggi conseguiti verrà ottenuta quando la suddetta invenzione verrà meglio compresa con riferimento alla descrizione dettagliata che segue in combinazione con i disegni allegati, in cui: la

Fig. 1 illustra una sezione schematica di una pompa multistadio a bassa velocità specifica; la

Fig. 2 illustra un ingrandimento di uno stadio della pompa di Fig.1; la Fig. 3 illustra una sezione di una tenuta a lamine cedevoli; e la

Fig. 4 illustra una vista schematica di una disposizione di tenuta a lamine cedevoli.

Descrizione Dettagliata di Forme di Realizzazione dell’Invenzione

La descrizione dettagliata che segue di forme di realizzazione esemplificative si riferisce ai disegni allegati. Gli stessi numeri di riferimento in disegni differenti identificano elementi uguali o simili. Inoltre, i disegni non sono necessariamente in scala. Ancora, la descrizione dettagliata che segue non limita l’invenzione. Piuttosto, l’ambito dell’invenzione à ̈ definito dalle rivendicazioni accluse.

Il riferimento in tutta la descrizione a “una forma di realizzazione†o “la forma di realizzazione†o “alcune forme di realizzazione†significa che una particolare caratteristica, struttura o elemento descritto in relazione ad una forma di realizzazione à ̈ compresa in almeno una forma di realizzazione dell’oggetto descritto. Pertanto la frase “in una forma di realizzazione†o “nella forma di realizzazione†o “in alcune forme di realizzazione†in vari punti lungo la descrizione non si riferisce necessariamente alla stessa o alle stesse forme di realizzazione. Inoltre le particolari caratteristiche, strutture od elementi possono essere combinati in qualunque modo idoneo in una o più forme di realizzazione.

La seguente descrizione e i disegni allegati concernono specificamente una forma di realizzazione esemplificativa di una cosiddetta pompa fra supporti con una disposizione a giranti contrapposte. L’uso di caratteristiche della presente descrizione, tuttavia, non à ̈ limitata a questo tipo di pompe. Queste caratteristiche possono essere estese facilmente ad esempio a pompe multi-stadio con una configurazione di rotore in linea e un tamburo di bilanciamento. Alcuni dei vantaggi dell’oggetto qui descritto possono essere ottenuti anche in una pompa centrifuga a singolo stadio, cioà ̈ una pompa avente una singola girante.

La Fig.1 illustra una sezione longitudinale secondo un piano verticale di una pompa centrifuga multistadio 1. La pompa centrifuga 1 ha una cassa indicata generalmente in 3 e comprendente un cilindro 5 ed un coperchio 7. La cassa 3 alloggia un albero condotto 9 supportato da cuscinetti di estremità 11, 13. Una pluralità di giranti 15 sono torsionalmente collegate all’albero 9 e ruotano con esso. Ciascuna girante 15 può essere alloggiata in una camera 17 avente un ingresso assiale 19 e un’uscita radiale 21 (vedasi in particolare Fig.2). In un modo di per sé noto le camere 17 sono connesse in serie. Ciascuna girante 15 e la rispettiva camera 17 formano uno stadio della pompa.

Nella forma di realizzazione esemplificativa illustrata in Fig.1, la pompa centrifuga 1 à ̈ una cosiddetta pompa a giranti contrapposte, con un collettore di aspirazione 23A e un collettore di mandata o di scarico 23B. Le giranti 15 sono divise in due serie di giranti disposte contrapposte, indicate rispettivamente con 15X e 15Y, disposte in una configurazione a giranti contrapposte. Il flusso in ingresso attraverso il collettore di aspirazione 23A viene elaborato sequenzialmente in una prima girante di ingresso 16, nella prima serie di giranti 15X, successivamente nella seconda serie di giranti 15Y ed infine alimentato attraverso il collettore di scarico 23B. Una canalizzazione di flusso che collega le due serie di giranti à ̈ prevista tra il cilindro esterno 5 e una porzione di cassa interna 4, in cui sono formate le camere 17. La porzione di cassa 4 interna può essere formata da due metà connesse l’una all’altra lungo un piano parallelo alla sezione di Fig.1.

Nella forma di realizzazione esemplificativa illustrata nelle Figg.1 e 2, ciascuna girante 15 comprende un disco di girante 15H e un contro-disco di girante 15S, tra cui à ̈ disposta una pluralità di pale 15B. Per ciascuno stadio, possono essere previsti un organo di tenuta sul lato di ingresso e un organo di tenuta sul lato di uscita. Più specificamente, fra il contro-disco di girante 15S e la cassa à ̈ disposto un anello di tenuta inter-stadio 27 sul lato di ingresso dello stadio e forma un organo di tenuta sul lato di ingresso dello stadio della pompa. L’anello di tenuta inter-stadio 27 à ̈ disposto fra una porzione stazionaria della cassa della pompa e un occhio di girante 15E formato dal contro-disco di girante 15S e coopera con detto occhio di girante 15E. Analogamente, una bussola di tenuta inter-stadio 29 à ̈ disposta sul lato di uscita dello stadio, fra la cassa 3 e il disco 15H della girante 15. La bussola di tenuta 29 forma un organo di tenuta sul lato di uscita dello stadio della pompa.

Gli anelli di tenuta e le bussole di tenuta, qui cumulativamente indicati come “organi di tenuta†, impediscono al liquido pressurizzato che esce dalla girante dal ritornare verso l’ingresso dello stadio, ed anche al liquido all’ingresso dello stadio successivo di entrare nello stadio precedente dal retro della girante 15.

In alcune forme di realizzazione, ulteriori disposizioni di tenuta sono previste in varie posizioni assiali lungo l’albero 9 della pompa centrifuga 1. In Fig.1 organi di tenuta radiali sono mostrati in 31 e 35, in prossimità dei supporti 11, 13 dell’albero 9. Un ulteriore organo intermedio 33 di tenuta radiale sull’albero può essere disposto in una posizione intermedia dell’albero 9, tra l’albero e la cassa fissa 3, per separare i due gruppi di giranti 15X e 15Y disposte tra loro contrapposte.

Più specificamente, l’organo di tenuta 31 sull’albero à ̈ disposto fra una porzione terminale 9A dell’albero e la girante più esterna del gruppo di giranti 15X. L’organo di tenuta di albero 35 à ̈ disposto fra la porzione terminale di albero opposta 9B e la girante più esterna del gruppo di giranti 15Y. Uno stadio ausiliario di pompa con una girante doppia 16 può essere previsto fra l’organo di tenuta 35 sull’albero e la porzione terminale di albero 9B. Le porzioni terminali di albero 9A, 9B sono supportate nei supporti di estremità 11, 13 rispettivamente. Organi di tenuta meccanica esterni 12 e 14 possono essere ulteriormente previsti fra ciascun supporto 11, 13 e gli organi di tenuta di albero 31 e 33 rispettivamente.

In forme di realizzazione preferite, almeno uno degli organi di tenuta 27, 29, 31, 33, 35 à ̈ realizzato come disposizione di tenuta a lamine cedevoli. In alcune forme di realizzazione, solo uno, alcuni o tutti gli organi di tenuta di albero 31, 33, 35, disposti sull’albero ruotante 9 sono realizzati come disposizioni di tenuta a lamine cedevoli. In ulteriori forme di realizzazione solo gli organi di tenuta 27 sul lato di ingresso, o gli organi di tenuta 29 sul lato di uscita o entrambi sono realizzati come organi di tenuta a lamine cedevoli. In ancora ulteriori forme di realizzazione tutti gli organi di tenuta 27, 31, 33 e 35 ed eventualmente anche gli organi di tenuta 29 sono realizzati come organi di tenuta a lamine cedevoli.

Le Figg.3 e 4 illustrano una sezione longitudinale lungo un piano contenente l’asse di rotazione della pompa centrifuga 1 e una vista prospettica di una disposizione esemplificativa di organi a lamina cedevole formanti un organo di tenuta. Solo in via esemplificativa le Figg.3 e 4 illustrano uno degli anelli di tenuta 27 previsti attorno all’occhio di girante della girante 15.

Nella forma di realizzazione esemplificativa illustrata nelle Figg.3 e 4 l’organo di tenuta 27 comprende un alloggiamento 37, che à ̈ collegato fisso alla cassa di pompa 3. In alcune forme di realizzazione l’alloggiamento 37 può comprendere un anello tergale 39 e un anello frontale 41. In altre forme di realizzazione, non mostrate, l’anello tergale 39 e/o l’anello frontale 41 possono essere omessi. Nella rappresentazione schematica delle Figg.3 e 4 l’anello frontale 41 e l’anello tergale 39 sono formati come parte integrale dell’alloggiamento 37. In altre forme di realizzazione, ad esempio l’anello frontale può essere ottenuto per lavorazione della cassa 3. Fra l’anello tergale e l’anello frontale à ̈ prevista una parete anulare intermedia 42. L’alloggiamento 37 forma un componente stazionario della disposizione di tenuta.

Nell’alloggiamento 37 sono disposti organi a lamine cedevoli 43. Come meglio visibile in Fig.4, ciascun organo a lamina cedevole 43 ha una estremità di base o radice 43R e una estremità di punta o punta 43T, l’estremità di base 43R essendo il bordo radialmente più esterno dell’organo a lamina cedevole e la punta essendo il bordo radialmente più interno dell’organo a lamina cedevole. Gli organi a lamina cedevole 43 sono fissati alle loro estremità di base 43R all’alloggiamento 37. Nella forma di realizzazione esemplificativa mostrata in Fig.4 l’estremità di base degli organi a lamina cedevole 43 sono fissate alla parete anulare intermedia 42. Gli organi a lamina cedevole 43 si estendono radialmente verso l’interno verso l’asse di rotazione A-A dell’albero 9 e le loro estremità di punta 43T sono disposte vicino a o in contatto con il rispettivo organo ruotante, nell’esempio illustrato nelle Figg.3 e 4 l’occhio di girante 15E della rispettiva girante 15. Gli organi a lamina cedevole 43 sono disposti faccia contro faccia, cioà ̈ contrapposti, e inclinati rispetto alla direzione radiale, per consentire la rotazione dell’albero 9 nel verso di rotazione fR (Fig.4).

Gli esperti nel ramo comprenderanno che una simile disposizione di organi a lamina cedevole può essere usata anche per l’organo di tenuta 29 e/o per le disposizioni di tenuta intermedie e di estremità 31, 33, 35. Gli organi di tenuta 31, 33 e 35 possono comprendere organi a lamina cedevole aventi bordi orientati radialmente verso l’interno cooperanti direttamente con la superficie esterna dell’albero 9. In altre forme di realizzazione, come mostrato in Fig.1, gli organi di tenuta 31, 33, 35 comprendono bussole 31A, 33A, 35A, che sono calettate sull’albero 9 e ruotano con esso. Gli organi a lamina cedevole cooperano con la superficie cilindrica esterna delle bussole 31A, 33A, 35A.

In alcune forme di realizzazione, ciascun organo a lamina cedevole ha una forma genericamente laminare. Ciascun organo a lamina cedevole può avere una sezione trasversale sostanzialmente rettangolare con una dimensione nella direzione assiale che à ̈ molto maggiore della dimensione in direzione tangenziale. Gli organi a lamina cedevole sono pertanto assialmente rigidi, ma hanno una flessibilità flessionale in direzione tangenziale.

In alcune forme di realizzazione, ciascun organo a lamina cedevole 43 comprende almeno una fessura che si estende dall’estremità di base 43R dell’organo a lamina cedevole 43 ad una posizione intermedia lungo l’estensione radiale dell’organo a lamina cedevole. Nella forma di realizzazione esemplificativa illustrata nelle Figg.3 e 4, ciascun organo a lamina cedevole 43 comprende tre fessure 45A, 45B, 45C. Le fessure sono preferibilmente rettilinee e si estendono in direzione radiale. Nella forma di realizzazione esemplificativa la fessura centrale 45X à ̈ più lunga delle fessure laterali 45A, 45C. Gli organi a lamina cedevole 43 sono disposti così che le fessure 45A, 45B, 45C siano allineate. Questa disposizione forma tre scanalature anulari che si estendono attorno alla disposizione di tenuta formata dagli organi a lamina cedevole 43. Corrispondenti anelli 47A, 47B, 47C fissati all’alloggiamento 37 si estendono radialmente nelle rispettive scanalature formate dalle fessure allineate 45A, 45B, 45C degli organi a lamina cedevole. Nella forma di realizzazione esemplificativa mostrata in Fig.4, gli anelli 47A, 47B e 47C si estendono dalla parete anulare intermedia 42 dell’alloggiamento 37.

Come mostrato in via esemplificativa nei disegni allegati, gli anelli 47A, 47B e 47C così come le scanalature anulari formate dalle fessure 45A, 45B, 45C negli organi a lamina cedevole 43 affacciati possono avere lunghezze radiali variabili. Essi possono anche avere una larghezza assiale variabile. Mentre nella forma di realizzazione illustrata nelle Figg.3 e 4 sono previste tre fessure 45A, 45B, 45C in ciascun organo a lamina cedevole 43, un differente numero di fessure e corrispondentemente un differente numero di anelli 47A, 47B, 47C possono essere previsti, ad esempio in base a considerazioni di progetto. In altre forme di realizzazione meno vantaggiose non sono previsti né anelli né scanalature. Gli organi a lamina cedevole saranno in tal caso pieni anziché fessurati come mostrato nelle figure. Questa forma di realizzazione semplificata, tuttavia, fornisce un effetto di tenuta meno efficiente, come verrà chiarito in seguito.

La forma delle fessure e la forma della sezione trasversale degli anelli può essere rettangolare, come mostrato nella forma di realizzazione esemplificativa, ma altre forme possono essere usate in alternativa. Ad esempio, le fessure e gli anelli possono avere una sezione trasversale sagomata a V o ad U.

Inoltre, anche il perimetro esterno degli organi a lamina cedevole 43 può essere rettangolare, come illustrato, o sagomato differentemente, ad esempio a forma di T, a forma trapezoidale o simili, ad esempio con una larghezza che aumenta dall’estremità di base alla punta o viceversa.

La ridotta sezione trasversale di ciascun organo a lamina cedevole 43 fornisce rigidezza assiale e deformabilità flessionale nella direzione tangenziale, come sopra osservato. L’organo di tenuta formato dagli organi a lamina cedevole 43 disposti anularmente fornisce una funzionalità di tenuta efficiente anche in caso di elevate differenze di pressione fra facce tergale e frontale dell’organo di tenuta, cioà ̈ in caso di elevati valori di prevalenza, grazie alla rigidezza assiale fornita dalla forma sostanzialmente planare degli organi a lamina cedevole 43. Grazie alla rigidezza degli organi a lamina cedevole 43 nella direzione assiale, anche in caso di elevata prevalenza differenziale attraverso lo stadio della pompa, la deformazione della disposizione di tenuta nella direzione assiale sarà trascurabile, così preservando la funzionalità della tenuta.

La combinazione di uno o più anelli radiali 47A, 47B, 47C e di scanalature circonferenziali formate dalle fessure 45A, 45B, 45C degli organi a lamina cedevole 43 fornisce un effetto di tenuta a labirinto, imponendo un percorso tortuoso al flusso di trafilamento dal lato di pressione al lato di aspirazione dell’organo di tenuta, con ciò aumentando la resistenza al flusso di trafilamento.

Questa disposizione di tenuta particolarmente efficiente dà luogo ad una efficienza migliorata delle pompe centrifughe caratterizzate da una bassa velocità specifica. La velocità specifica di uno stadio di una pompa centrifuga può essere definita come

Ns = ω q<1/2>/ h<3/4>

in cui

NS = velocità specifica

ω = velocità di rotazione dell’albero della pompa (in giri al minuto)

q = portata di flusso (m<3>/h, l/s, l/min, m<3>/min, US gpm, British gpm) al punto di massima efficienza (PME)

h = incremento di prevalenza (m, ft)

In funzione delle unità di misura utilizzate (Unità del Sistema Internazionale (SI) o unità US), uno stadio di pompa centrifuga a bassa velocità specifica come qui inteso à ̈ uno stadio in cui la velocità specifica à ̈

Ns ≤ 25 (nel sistema SI)

Ns ≤ 1290 nel sistema US

Una pompa centrifuga multi-stadio ha usualmente una pluralità di stadi con giranti identiche. Pertanto la pompa multi-stadio avente una bassa velocità specifica à ̈ una pompa in cui tutti gli stadi hanno una bassa velocità specifica. In alcune forme di realizzazione, il primo stadio della pompa centrifuga multistadio ha una girante che differisce dalle restanti giranti della pompa centrifuga e che può avere una velocità specifica maggiore.

L’uso di organi a lamina cedevole in pompe centrifughe, soprattutto in pompe centrifughe multi-stadio consente di ridurre il numero di stadi e quindi il numero di giranti, di aumentare la prevalenza, cioà ̈ la differenza di pressione attraverso ciascuno stadio, mantenendo una elevata efficienza complessiva della pompa, grazie alla funzionalità di tenuta degli organi di tenuta a lamina cedevole.

Mentre le forme di realizzazione descritte dell’oggetto qui illustrato sono state mostrate nei disegni e descritte integralmente in ciò che precede con particolari e dettagli in relazione a diverse forme di realizzazione esemplificative, gli esperti nell’arte comprenderanno che molte modifiche, cambiamenti e omissioni sono possibili senza uscire materialmente dagli insegnamenti innovativi, dai principi e dai concetti sopra esposti, e dai vantaggi dell’oggetto definito nelle rivendicazioni allegate. Pertanto l’ambito effettivo delle innovazioni descritte deve essere determinato soltan to in base alla più ampia interpretazione delle rivendicazioni allegate, così da comprendere tutte le modifiche, i cambiamenti e le omissioni. Inoltre, l’ordine o sequenza di qualunque fase di metodo o processo può essere variata o ridisposta secondo forme di realizzazione alternative.

Claims (13)

1. “POMPA CENTRIFUGA A BASSA VELOCITA’ SPECIFICA ED ALTA EFFICIENZA†Rivendicazioni 1) Una pompa centrifuga comprendente: una cassa; un albero ruotante disposto per ruotare in detta cassa; almeno uno stadio di pompa comprendente una girante fissata su detto albero ruotante e disposta per ruotare in una rispettiva camera di girante formata in detta cassa; una pluralità di organi di tenuta, ciascuno disposto per ridurre il trafilamento tra un componente ruotante e un rispettivo componente stazionario in detta pompa centrifuga; in cui almeno uno di detti organi di tenuta comprende una disposizione di organi a lamina cedevole fissati in una disposizione affacciata ad estremità di base al rispettivo componente stazionario e formanti un anello di tenuta fra detto componente stazionario e il rispettivo componente ruotante; ed in cui detto almeno uno stadio di pompa ha una velocità specifica definita come Ns = (ω q<1/2>)/(h<3/4>) pari o inferiore a 25, in cui ω à ̈ una velocità di rotazione dell’albero della pompa espressa in giri al minuto q à ̈ una portata di flusso attraverso lo stadio, espressa in m<3>/s al punto di massima efficienza (PME) h à ̈ un aumento di prevalenza attraverso lo stadio espresso in metri.
2. 2) La pompa centrifuga della rivendicazione 1, comprendente una pluralità di stadi di pompa, ciascuno comprendente una girante fissata su detto albero ruotante e disposta per ruotare in una rispettiva camera di girante.
3. 3) La pompa centrifuga della rivendicazione 2, comprendente N stadi, in cui (N-m) stadi hanno una velocità specifica Ns pari o inferiore a 25.
4. 4) La pompa centrifuga della rivendicazione 3, in cui m = 1.
5. 5) La pompa centrifuga della rivendicazione 2, in cui tutti gli stadi hanno una velocità specifica pari o inferiore a 25.
6. 6) La pompa centrifuga di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascuno stadio di pompa comprende un organo di tenuta sul lato di ingresso, in cui almeno uno di detti organi di tenuta sul lato di ingresso comprende una disposizione di organi a lamina cedevole.
7. 7) La pompa centrifuga della rivendicazione 6, in cui ciascun organo di tenuta sul lato di ingresso di detta pluralità di stadi comprende una disposizione di organi a lamina cedevole.
8. 8) La pompa centrifuga della rivendicazione 6 o 7, in cui ciascun organo di tenuta sul lato di ingresso comprendente una disposizione di organi a lamina cedevole à ̈ disposto e configurato per cooperare con un occhio di girante della rispettiva girante.
9. 9) La pompa centrifuga della rivendicazione 6, 7 o 8, in cui almeno uno stadio di pompa comprende un organo di tenuta sul lato di uscita disposto e configurato per cooperare con un disco di girante e comprendente una disposizione di organi a lamina cedevole.
10. 10) La pompa centrifuga della rivendicazione 9, in cui ciascuno stadio di pompa comprende un organo di tenuta sul lato di uscita comprendente una disposizione di organi a lamina cedevole.
11. 11) La pompa centrifuga di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno un organo di tenuta ad albero fra un componente stazionario e detto albero o una bussola montata su detto albero, in cui detto almeno un organo di tenuta ad albero comprende una disposizione di organi a lamina cedevole fissati tra loro affacciati alle estremità di base a detto componente stazionario e formanti un anello di tenuta fra detto componente stazionario e detto albero ruotante o detta bussola montata su detto albero ruotante.
12. 12) La pompa centrifuga di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascun organo a lamina cedevole di almeno uno degli organi di tenuta comprende almeno una fessura estendentesi radialmente nell’organo a lamina cedevole da una estremità di base radialmente più esterna dell’organo a lamina cedevole ad una posizione radialmente intermedia, fra detta estremità di base e una estremità di punta radialmente più interna dell’organo a lamina cedevole, le fessure di detti organi a lamina cedevole essendo allineate per formare una scanalatura anulare; ed in cui almeno un anello stazionario fissato a detto componente stazionario si estende radialmente in detta scanalatura anulare formata dagli organi a lamina cedevole.
13. 13) La pompa centrifuga di una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ciascuno di detti organi a lamina cedevole di almeno uno di detti organi di tenuta comprende una pluralità di fessure estendentisi radialmente nell’organo a lamina cedevole da una estremità di base radialmente più esterna dell’organo a lamina cedevole ad una posizione radialmente intermedia, fra detta estremità di base e una estremità di testa radialmente più interna dell’organo a lamina cedevole, le fessure di detti organi a lamina cedevole essendo allineati per formare una scanalatura anulare; ed in cui una pluralità di anelli stazionari fissati a detto componente stazionario si estendono radialmente in dette scanalature anulari formate dagli organi a lamina cedevole.