BOMBA DE ANILLO PARA LIQUIDO CONICA DE DOS ETAPAS QUE TIENE MULTIPLE REMOVIBLE , CUÑAS Y JUNTA TORICA DE CABEZA DE PRIMERA Y SEGUNDA ETAPA QUE RECIBE PROTUBERANCIA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente revelación con una bomba de anillo para líquidos y más en particular una bomba de anillo para líquidos de dos etapas cónica.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente revelación es concerniente con bombas . En particular, la presente revelación es concerniente con bombas de anillo para líquido de dos etapas que son usadas para crear un vacío. Las bombas de anillo para líquidos pueden ser usadas en ambientes industriales húmedos y son inherentemente de baja fricción, tienen una larga vida de servicio. Las bombas de anillo para líquido remueven aire o gases por medio de un impulsor que gira libremente en una caja excéntrica. El líquido de operación, usualmente agua, es alimentado a la bomba y es expulsado mediante fuerza centrifuga para formar un anillo móvil a lo largo de la pared de caja interna, creando una cámara de bombeo sellada. El líquido de sellado es también alimentado a la bomba para sellar los intersticios entre el rotor y otras partes. Los usuarios industriales emplean estas bombas altamente confiables para una variedad de usos, tales como formación de
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pulpa de papel húmeda a cajas de cartón para huevos y recipientes de cultivo de plantas, remediación del suelo en donde agua subterránea contaminada es extraída por el vacío de la tierra para tratamiento y un huésped de otras aplicaciones. Ejemplos de bombas de anillo para líquidos se pueden encontrar en la patente estadounidense 4,521,161, Olsen et al y 5,899,688, Shenoi . Ambas de las patentes son incorporadas en la presente solicitud por referencia.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Una bomba de anillo para líquido de dos etapas, de acuerdo con la presente revelación, incluye un cuerpo de dos cámaras conectado a una cabeza de primera etapa en un primer extremo y una cabeza de segunda etapa en un segundo extremo. En las modalidades ilustrativas, cada una de las cabezas de primera y segunda etapa incluyen una cara interna, lado o extremo. Cada extremo está adaptado para acoplarse con un lado opuesto del cuerpo. Por lo menos un extremo tiene una superficie diseñada para aceptar una pluralidad de juntas que actúan como cuñas para permitir que se ajuste la separación entre el rotor y conos dentro del cuerpo. Para permitir el ajuste de la separación, las cuñas son usadas para formar un espaciamiento axial entre la cara interna de la cabeza y un extremo del cuerpo. Las separaciones entre los conos y el rotor son críticas para un desempeño máximo. Cada una de las
cabezas de primera y segunda etapa también incluyen una hendidura circular o protuberancia sobre sus caras. Las protuberancias están adaptadas para aceptar una junta tórica para permitir el sellado en aplicaciones más demandantes. En las modalidades ilustrativas, las cabezas de primera y segunda etapa son incrementadas mediante un múltiple de interetapa removible que está separado del cuerpo. El múltiple de interetapa incorpora una construcción de separación de aire/agua para una eficiencia mejorada. El uso de un múltiple de interetapa removible simplifica los móldeos de cabeza y cuerpo para un mejor soporte de núcleo, mejor capacidad de moldeo y proporciones de defectos de moldeo más bajo, dando como resultado costos más bajos. El múltiple de interetapa tiene un diseño de sección transversal variable para separar el aire y agua expulsados de la primera etapa. El múltiple removible permite el uso de juntas tóricas sobre las cabezas . El múltiple removible tiene bridas para el sellado de junta tórica o junta con caras de brida correspondiente sobre las cabezas. Agujeros pasantes para los pernos en las bridas están dimensionados para acomodar variaciones en los ajustes de viaje del extremo. En las modalidades ilustrativas, un cono de primera etapa incluye un orificio de descarga auxiliar que consiste de dos agujeros de ventilación sincronizados formados en el cono de primera etapa. Los agujeros de ventilación
proporcionan velocidad de baja estabilidad, que mejora las capacidades de manejo del agua y reducción de ruido hidráulico. Los orificios de ventilación están colocados de tal manera que la capacidad de alto vacío no es afectada. Los agujeros de ventilación, también bajo condiciones de limpieza a bajo vacío, reducen la compresión excesiva en los canjilones del rotor, reduciendo mediante requerimientos de potencia pico a bajo vacío. Elementos adicionales de la presente revelación se harán evidentes para aquellos experimentados en el arte después de la consideración de la siguiente descripción detallada de modalidades ilustrativas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La descripción detallada se refiere particularmente a las figuras adjuntas, en las cuales: La figura 1 es una vista en perspectiva de una bomba de anillo para líquido de dos etapas que tiene un cuerpo de dos cámaras conectado en un primer extremo a una cabeza de primera etapa y en un segundo extremo, a una cabeza de segunda etapa, en donde las cabezas de primera y segunda etapa son interconectadas mediante un múltiple de interetapa removible ; La figura 2 es una vista en sección transversal irregular tomada a lo largo del eje longitudinal de la bomba
y a través de la entrada de primera etapa, que muestra las primeras y segundas cámaras del cuerpo y las cabezas de primera y segunda etapa y que muestra además un árbol impulsor que se extiende a través del cuerpo y cabezas, el árbol es acoplado a un rotor de dos etapas que está colocado entre un par de conos; La figura 3 es una vista detallada de la bomba de anillo para liquido mostrada en la figura 1; La figura 4 es una vista en perspectiva de la bomba de anillo para liquido de dos etapas con el cuerpo, árbol y rotor removidos de la bomba para mostrar el cono de primera etapa con respecto a la cabeza de primera etapa y que muestra además el flujo de aire y agua a través del múltiple de interetapa; La figura 5 es una vista en perspectiva similar a la figura 4 pero con el múltiple de interetapa removido de las cabezas de primera y segunda etapa y que muestra además el orificio de entrada de dos cámaras sobre la cabeza de segunda etapa que acepta aire y agua del múltiple de interetapa; La figura 6a es una vista del extremo en perspectiva del elemento cónico de primera etapa mostrado en la figura 4; La figura 6b es una vista en perspectiva lateral del cono mostrado en la figura 6a;
La figura 6c es una vista en planta lateral del cono mostrado en la figura 6a; La figura 7a es una vista en perspectiva del lado interior de la cabeza de primera etapa que muestra el orificio de entrada de aire y el orificio de salida al múltiple de interetapa, la cabeza de primera etapa también muestra la cara para acuñado y ajuste de la separación entre el cono y el rotor y la hendidura circular o protuberancia sobre la cabeza para sellado de junta tórica; La figura 7b es una vista posterior de planta del lado exterior de la cabeza de primera etapa; La figura 7c es una vista en sección transversal de la cabeza de primera etapa tomado a lo largo de las líneas de vista 7-7; La figura 7d es una vista en planta mirando en el orificio de descarga de la cabeza de primera etapa; La figura 8a es una vista frontal en planta del lado interior de la cabeza de segunda etapa; La figura 8b es una vista en perspectiva lateral del lado interior de la cabeza de segunda etapa; La figura 8c es una vista en sección transversal de la cabeza de segunda etapa tomada a lo largo de la línea de visión 8-8; La figura 9a es una vista en planta del extremo del múltiple de interetapa;
La figura 9b es una vista en sección transversal del múltiple mostrado en la figura 9a tomada a lo largo de línea de vista 9-9.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Una bomba 10 de vacío de anillo para líquido de dos etapas adaptada para manejar grandes cantidades de material sin afectar el flujo de aire continuo es mostrada. La bomba 10 incluye un rotor 12 que está colocado excéntrico en relación al cuerpo 14. El cuerpo 14 tiene un alojamiento 16 de primera cámara que encierra la cámara 16a. El cuerpo tiene además un segundo alojamiento de cámara 18 que encierra la cámara 18a. Como se ve en la figura 2, la primera etapa 38 está en el lado derecho de la ilustración y la segunda etapa 36 está sobre el lado izquierdo de la ilustración. Un múltiple 34 une la primera y segunda etapas. El cuerpo 14 está adaptado para alojar el rotor 12 que incluye una pared circular intermedia 48 que separa la primera etapa 38 de la segunda etapa 36. El rotor 12 está acoplado al árbol impulsor 49 y es girado por el árbol 49 cuando se aplica energía al árbol de entrada 50. El rotor 12 incluye paletas 52 de primera etapa y paleta 54 de segunda etapa. El rotor 12 y árbol impulsor 49 son colocados dentro del cuerpo 14 de tal manera que se crea el espacio 56 dentro de la primera cámara 16a y se crea el espacio 58 dentro de la
segunda cámara 18a. También colocados dentro del cuerpo 14 se encuentran conos de primera y segunda etapas 60, 62. El cono de primera etapa 60 es colocado en la primera cámara 16a y el cono de segunda etapa 62 es colocado en la segunda cámara 18a. La cabeza de primera 32 es acoplada al cuerpo 14 en un extremo 201 del alojamiento de primera etapa 16. La cabeza de segunda etapa 33 es acoplada al cuerpo 14 en un extremo 206 del alojamiento de segunda etapa 18, por ejemplo, véase figura 2. La cabeza de primera etapa o blindaje el extremo 32 está adaptado para ser acoplado al alojamiento de primera cámara 16 del cuerpo 14. La cara 79 de la cabeza de primera etapa 32 incluye una pluralidad de aperturas 92 que permite que la cabeza de primera etapa 32 sea asegurada al alojamiento de primera cámara 16 del cuerpo 14. La cara de primera etapa, extremo o lado 79, tiene una superficie 179, que está adaptada para aceptar cuñas 200. Las cuñas 200 crean un espaciamiento o distancia axial entre la pared del extremo 201 del primer cuerpo 14 y superficie de cara interna 179. El espaciamiento es para ajustar la separación de viaje del extremo entre los conos 60, 62 y el rotor 12. En bombas de anillo para líquido cónicas, es crítico ajustar apropiadamente la separación y viaje entre el rotor 12 y los conos de primera y segunda etapa 60, 62. Las fallas para
orientar apropiadamente estos componentes pueden provocar desgaste prematuro y fugas internas que pueden reducir la eficiencia de la bomba de vacío. La cabeza de primera etapa 32 también incluye una hendidura circular o protuberancia 110 sobre la cara 79 que está adaptada para aceptar una junta tórica 202 para permitir el sellado entre la cabeza de primera etapa 32 y el cuerpo 14. La junta tórica sella entre la pared lateral 203 circunferencial de la protuberancia y una pared lateral interna 204 hacia un extremo del cuerpo 14. Una hendidura 203a para recibir la junta tórica 202 está en la pared lateral 203. Una junta tórica puede ser usada puesto que el múltiple de interetapa es separable de la cabeza de primera etapa 32. La cabeza de primera etapa 32 incluye el rebajo 80 que está adaptado para aceptar la brida 82 del cono de primera etapa 60 como se muestra, por ejemplo en las figuras 4 y 5. El rebajo 80 incluye una pluralidad de aberturas 84 que permiten que el cono de primera etapa 60 sea anexado a la cabeza de primera etapa 42. La cabeza de primera etapa 32 también incluye un orificio central 86 adaptado para aceptar el árbol 49 del rotor. La porción rebajada está entre la abertura 86 y la pared lateral 203 de la protuberancia. La cabeza de primera etapa también incluye un pasaje de suministro de agua sellado 88 para permitir que agua de
sellado entre al pasaje 88a de cono de primera etapa. La cabeza de primera etapa también incluye una entrada de aire 26 en comunicación fluida con el orificio de entrada 70. La primera etapa también incluye el orificio de descarga 30 en comunicación fluida con el orificio de descarga 66. La cabeza de primera etapa también incluye un par de elementos de abrazadera 90 que permite que la bomba 10 sea asegurada . El cono de primera etapa 60 incluye pasajes 20 a los cuales el orificio de entrada 70 se abre. El cono de primera etapa también incluye un orificio de descarga principal 60 que se abre al orificio de descarga 66. El cono de primera etapa 60 incluye además orificios de descarga auxiliares 68. Los orificios de descarga auxiliares 68 incluyen dos agujeros de ventilación sincronizados para estabilidad a baja velocidad, que mejora las capacidades de manejo de agua y da como resultado reducción de ruido hidráulico. Los orificios de descarga auxiliares 68 son colocados de tal manera que la capacidad de alto vacío no es afectada. Los agujeros de ventilación, también bajo condiciones de limpieza a bajo vacío, reducen la compresión excesiva en los cangilones o espacios de rotor 28 entre las paletas de rotor 52. Correspondientemente, los requerimientos de energía pico a bajo vacío también son reducidos. La bomba puede operar a velocidades de punta más bajas que las
normales con estos agujeros de ventilación en el cono de primera etapa. El cono 60 también tiene cuatro agujeros inclinados alineados linealmente 67 para reducir el ruido hidráulico . La cabeza de segunda etapa o blindaje del extremo 33 incluye el orificio de admisión 71a, 71b que incluye una primera cámara 71a adaptada para aceptar aire comprimido desde un múltiple de interetapa 34 y segunda cámara 71b que está adaptada para aceptar agua del múltiple de interetapa 34. La cabeza de segunda etapa 36 también incluye el orificio de salida 81. La cabeza de segunda etapa está adaptada para ser acoplada al segundo alojamiento de cámara 18 del cuerpo 14. La cabeza de segunda etapa 33 incluye un rabete circular o protuberancia 110a sobre la cara 79a que está adaptado para aceptar una junta tórica 202 para permitir el sellado entre la cabeza de segunda etapa 33 y el cuerpo 14. Una junta tórica 202 puede ser usada puesto que el múltiple de interetapa es separable de la cabeza de segunda etapa 33. La junta tórica 202 sella de la misma manera como en la cabeza de primer etapa, esto es, entre la pared lateral 207 de la protuberancia 110a y una pared lateral interna 208 del cuerpo 14. La junta tórica se asienta en la hendidura 210. Las cabezas de primera y segunda etapa 32, 33 incluyen portadores de rodamiento externos 94, 96 que están
adaptados para soportar el árbol impulsor, como se muestra, por ejemplo en la figura 2. Los portadores de rodamiento 94, 96 incluyen rodamientos 98, 100 que están adaptados para soportar el árbol impulsor 9. Para sellar las cabezas de primera y segunda etapa 32, 33 de las fugas a lo largo del árbol impulsor 49, los sellos 102, 104 son usados en las cabezas de primera y segunda etapa 32, 33 entre el rotor y el resto de la bomba. Tanto el orificio de descarga 30 como el orificio de admisión 71a, 71b incluye caras de acoplamiento 77, 78 que están adaptadas para aceptar una junta tórica o junta para sellar los orificios 30 y 61a, 61b al múltiple de interetapa 34. Las caras de acoplamiento 77, 78 pueden incluir una pluralidad de aberturas 76 que están dimensionadas para acomodar variaciones en los ajustes de viaje del extremo de las cabezas de primera y segunda etapa 32, 33. Puesto que el múltiple de interetapa 34 es removible, proporciona la opción de ser fabricado de material ligeros y resistentes a la corrosión para una manufactura efectiva en el costo. El diseño modular de la bomba 10 permite que juntas sean usadas entre la cara interna de primera etapa 79 y la pared del extremo 201 del cuerpo. Las juntas sirven para el propósito doble como cuñas 200 y juntas 200 cuando la bomba es usada en aplicaciones generales tales como aquellas aplicaciones usadas en la industria de energía. El diseño
modula también permite el uso de juntas tóricas que usan el mismo moldeo, por ejemplo con algo de maquinado adicional, para aplicaciones más demandantes, tales como aquellas aplicaciones en la industria química. En aplicaciones industriales demandantes, las cuñas 200 son usadas para ajustar el viaje del extremo solamente y las juntas tóricas 202 son usadas para sellar entre la cabeza de primera etapa 32, cabeza de segunda etapa 33 y cuerpo 14. Con una configuración de solamente una junta, esto es, sin juntas tóricas, las juntas sobre la cabeza de primera y segunda etapa podrían también servir como cuñas para ajustar la separación de viaje del extremo. Cualesquier juntas/cuñas usadas en la cabeza de segunda etapa tendrían que ser configuradas para sellar alrededor del conducto 205. Aunque las cuñas o juntas usadas en esta configuración no interferirían con el uso de juntas tóricas 202, en general, cuando se usan juntas para el trabajo de sellado no se desean juntas tóricas. Así, las juntas tóricas 202 serían probablemente omitidas. Inversamente, cuando se usan junta tóricas para el sellado no se desea usar juntas para el trabajo de sellado. Cualesquier juntas usadas servirían estrictamente como cuñas . Con una configuración de junta tórica, el extremo o lado de cara interna de segunda etapa mostrado 79a, que tiene la superficie 179a no está adaptado para aceptar cuñas para
permitir ajustar el viaje el extremo entre los conos 60, 62 y el rotor 12. El conducto de líquido de operación 205 en la cabeza de segunda etapa impide el uso efectivo de cuñas. El conducto está limitado por una hendidura 205a para aceptar una junta tórica 209. La junta tórica 209 sella el conducto 205 a una cara del extremo 206 del cuerpo 14. Si se una cuña, interferiría con la habilidad de la junta tórica para sellar el conducto 205 a la cara del extremo 206. Por consiguiente, para permitir el uso de cuñas sobre la cabeza de segunda etapa 33, en una configuración de junta tórica, se tendría que reconfigurar la cabeza de segunda etapa 33, de tal manera que sería compatible con el uso de cuñas. Por ejemplo, se podría remover el conducto 205 y utilizar una configuración de conducto alternativa. En operación, la rotación del rotor 12 atrae aire o gas a la entrada 26 de la cabeza de la primera etapa y avanza en la dirección mostrada por las flechas 112. El aire entra al primer pasaje de cono 20 a través del orificio de entrada 20. A medida que la rotación avanza, el líquido (no mostrado) del anillo de líquido es forzado a los cangilones del rotor 28 comprimiendo el aire o gas y una mezcla de gas y líquido es luego expulsada del orificio de descarga del cono 26 a través el orificio de la cabeza de primera etapa 66 en la dirección mostrada por las flechas 114. La mezcla de aire y gas es descargada de la cabeza de primera etapa a través del
orif icio 30 y entra al múltiple de interetapa 34 y avanza como se muestra por las flechas 116 . A medida que la mezcla de aire/gas viaj a a lo largo del múltiple 34 , la mezcla entra a una región expandida 42 que está caracterizada por una rampa pendiente hacia abaj o 44 que conduce a una porción del fondo 46 . La porción del fondo es opuesta a la porción superior 47 . En la porción expandida , la porción de líquido de la muestra cae hacia el fondo 46 y el aire permanece por encima del líquido en la porción superior 47 . La separación ocurre debido a la restricción de velocidad y efectos de gravedad . El aire entra a la segunda etapa 33 a través de la cámara 71a . El líquido entra a la segunda etapa 33 a través de la cámara 71b . Las flechas 118 muestran el aire que pasa desde el múltiple a la segunda etapa . Las f lechas 120 muestran que el agua pasa desde el múltiple a la segunda etapa . En tanto que las modalidades han sido ilustradas y descritas en las figuras y descripción anterior, tales ilustraciones y descripciones se consideran ejemplares y no restrictivas en carácter, se comprenderá que solamente modalidades ilustrativas han sido mostradas y descritas y que todos los cambios y modificaciones entran en el espíritu de la invención se desea proteger. Se ha proporcionado descripción y figura que se proponen como ilustraciones de modalidades de la revelación y no pretenden ser interpretadas como que contienen o implican limitación de la regulación a aquellas modalidades . Hay una
pluralidad de ventajas de la presente revelación que surgen de varios elementos resumidos en la descripción. Se notará que modalidades alternativas de la revelación pueden no incluir todos los elementos descritos y todavía beneficiarse de por lo menos algunas de las ventajas de tales elementos. Aquellos de habilidad ordinaria en el arte pueden idear fácilmente sus propias implementaciones de la revelación y métodos asociados, sin experimentación indebida, que incorporan uno o más de los elementos de la revelación y caen en el espíritu y alcance de la presente revelación y las reivindicaciones adjuntas. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.