MX2007011362A - Un propulsor para una bomba centrifuga. - Google Patents

Abstract

Una bomba centrifuga (10) que incluye una carcasa de bomba (12) dentro de la cual se monta un propulsor (14) para su rotacion, de una manera apoyada, sobre un eje (16). La carcasa (12) tiene una entrada axial (20), y un volumen envolvente periferico (22) alrededor del impulsor (14) que lleva a una salida (24). El impulsor (14) tiene lados anulares espaciados axialmente (26, y 28) con aspas dispuestas radialmente hacia afuera, curvadas hacia atras (30) entre los lados. Hacia afuera de los lados, se proveen aspas auxiliares (32 y 34) en los lados correspondientes al espaciado de la carcasa (12), para generar un gradiente de presion y evitar o compensar la perdida del fluido de trabajo. Las caras guia de las aspas auxiliares tienen una pendiente con relacion a la perpendicular a los lados, es decir, los bordes guia estan con un angulo obtuso a los lados (26, y 28).

Description

UN PROPULSOR PARA UNA BOMBA CENTRIFUGA CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a un propulsor para una bomba centrífuga, y a una bomba centrífuga.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La patente EUA 3,246,605 describe una bomba rotatoria que incluye un cuerpo de bomba con entradas desde los lados axiales opuestos, un rotor compuesto que tiene un disco central con aspas que se extienden hacia los lados opuestos del disco para ser expuestos a las respectivas entradas. Cada aspa tiene una formación de cuchara oblicua a lo largo de un lado libre de la misma. Las formaciones de cuchara están dirigidas hacia delante, es decir, en dirección de la rotación, para realizar la función de extraer con cuchara. El fluido se expulsa por medio de diferentes salidas dentro de una voluta. Germán Gebrauchsmuster G88 11 026 describe una turbina para agitar espuma en un recipiente de reactor. La turbina tiene una estación central para su montaje en un eje, un disco y múltiples agitadores montados en una disposición circunferencialmente separada sobre el disco.

Cada agitador incluye un cuerpo en forma de U abierto hacia delante. Los lados del cuerpo se extienden tangencialmente en dirección periférica y los lados convergen en una dirección radialmente hacia fuera. La anchura entre los lados es constante, en dirección tangencial en el mismo radio y se ahusan en dirección radial. La invención se refiere más específicamente a un propulsor que tiene aspas separadas circunferencialmente y lados anulares separados axialmente; cada aspa extendiéndose entre los lados; y aspas auxiliares circunferencialmente separadas hacia fuera de uno o de ambos lados. En operación, las aspas auxiliares rotan con un juego de funcionamiento con el propulsor en un espacio anular entre el, o cada lado y un lado correspondiente al cuerpo de la bomba estacionaria, creando así potencialmente un frente para evitar o por lo menos contrarrestar cualquier fuga o recirculación desde una salida periférica de alta presión externa del propulsor radialmente hacia dentro entre el propulsor y el cuerpo.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Se cree que esta invención encontrará una aplicación específica en bombas que bombean fluidos abrasivos, especialmente en bombas para mezclar supensiones, y se asumirá tal aplicación particularmente para los propósitos de la especificación. La invención, sin embargo, no se limita a tal aplicación. De acuerdo con la invención, en un sentido amplio, se provee un propulsor para una bomba centrífuga generalmente del tipo descrito, en cuyo propulsor las caras anteriores de las aspas auxiliares son oblicuas con respecto a la perpendicular hacia el lado respectivo del propulsor. Así, las caras anteriores están en un ángulo obtuso con el lado respectivo del propulsor. Puede visualizarse que, en cualquier posición radial, un punto externo axialmente de cualquier aspa auxiliar corresponde a un punto interior axial relativo en operación. El ángulo (obtuso) entre una cara en perfil de una aspa auxiliar y el lado del propulsor puede estar entre aproximadamente 100° y 170°, preferentemente entre alrededor de 120° y 150°, más preferentemente alrededor de 135°. El ángulo puede ser constante a lo largo de la respectiva aspa auxiliar.

En algunos tipos de modalidad, los bordes delanteros de las aspas auxiliares pueden ser oblicuos con respecto a la perpendicular del lado respectivo del propulsor, es decir, que un ángulo entre la cara delantera y un lado es obtuso. En cambio, en otros tipos de modalidad, los bordes delanteros de las aspas auxiliares pueden ser perpendiculares al lado respectivo del propulsor. Generalmente, está previsto que las caras periféricas externas radialmente de las aspas auxiliares serán cilindricas. Sin embargo, en cambio, éstas pueden ser oblicuas, ahusándose en una(s) dirección (es) axialmente hacia fuera, lejos del lado, o a cada lado. El propulsor puede ser de una estructura moldeada o por colado. Así, se apreciará, que para facilitar el desmolde, aquellos ángulos pueden alejarse de los valores nominales (tal como 90°) por un ángulo de desmolde, entre 1 a 3 grados. De acuerdo con un aspecto adicional de esta invención, se provee una bomba centrífuga con un propulsor, de acuerdo con el aspecto principal de la invención .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Ahora se describe la invención a través de ejemplos con referencia a los dibujos diagramáticos anexos. En los dibujos, La figura 1 muestra una vista tridimensional con un corte parcial, de una bomba centrífuga de acuerdo con la invención. La figura 2 muestra en fragmentos un propulsor, en una vista en perspectiva desde un extremo de entrada de acuerdo con la invención; La figura 3 muestra en forma gráfica, una comparación entre cuatro diferentes configuraciones de aspas auxiliares respectivamente, sólo dos de las cuales son de acuerdo con la invención, y un propulsor que tiene un disco liso, es decXr, sin aspas auxiliares; y La figura 4 muestra esquemáticamente en cortes, los cuatro perfiles de aspas auxiliares, y el perfil de un propulsor sin aspas auxiliares.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Con respecto a la figura 1 de los dibujos, una bomba centrífuga de acuerdo con la invención es generalmente indicada por el número de referencia 10. La bomba tiene un cuerpo de bomba generalmente indicado por el número de referencia 12, dentro del cual un propulsor 14 es giratorio. El propulsor 14 está montado, en forma inclinada, en un extremo de un eje 16 rotatorio en una disposición relativa, indicado generalmente con el número de referencia 18. El cuerpo de la bomba 12 define una entrada 20 que conduce a una entrada del propulsor 14. El cuerpo de la bomba 12 además define una voluta periférica 22 alrededor del propulsor 14 que conduce a una salida 24. El propulsor 14 tiene un lado anular de extremo de entrada 26 y un lado de extremo de eje opuesto 28. Las aspas principales 30, en la configuración mostrada, están convencionalmente provistas en forma espaciada circunferencialmente de modo general en una configuración curvada radialmente hacia afuera entre los lados 26, 28. La dirección de rotación del propulsor 14 es mostrada por la flecha 36. El propulsor 14 incluye aspas auxiliares 32 hacia afuera del lado extremo de entrada 26 y aspas auxiliares 34 hacia afuera del lado extremo del eje 28. De acuerdo con esta invención, y con referencia también a la figura 2, las caras delanteras de las aspas auxiliares son indicadas por el número de referencia 40.

En la figura 2 se muestran las aspas auxiliares sólo del lado extremo de entrada 26, y las aspas auxiliares 34 son en general imágenes especulares. Cada aspa auxiliar 32 tiene, opuesta a la cara anterior 40, una cara posterior 44 y un lado 43 el cual, en operación, pasará con poca holgura cerca del cuerpo estacionario. Cada aspa auxiliar 32, en relación al radio, por ejemplo como es indicado con líneas punteadas en la figura 2, es oblicua hacia la parte posterior con relación a la dirección de la rotación para formar un ángulo indicado por el número de referencia 48. De acuerdo con la invención, cada cara anterior 40 es inclinada u oblicua con relación a un plano hipotético perpendicular al lado 26, de modo que se forma un ángulo obtuso entre el lado 26 y cada una de las caras anteriores 40. El ángulo obtuso en esta configuración, es de alrededor de 135°. 4 Se ha encontrado, especialmente en bombas que trabajan con un fluido abrasivo, más especialmente con suspensiones, que las porciones radialmente externas de las aspas auxiliares, especialmente en el lado de la entrada, se erosionan rápidamente. Así, aún si un aspa auxiliar convencional. que tiene una cara anterior perpendicular, tiene alta eficiencia al comienzo, pierde su eficiencia muy rápidamente y se vuelve inaceptablemente ineficiente en forma rápida. A este respecto, se debe tener en cuenta que una cabeza o presión generada por un aspa es una función cuadrática de la posición radial. Así, si una parte más externa llega a hacerse no funcional, el efecto negativo sobre la cabeza potencial generado es particularmente grave. En contraste, el solicitante ha encontrado que aspas que tienen una cara anterior oblicua de acuerdo con la invención no se erosionan tan rápidamente como las aspas convencionales que tienen caras anteriores perpendiculares, y que tales aspas auxiliares, de acuerdo con la invención, que tienen caras anteriores inclinadas, retienen una eficiencia aceptable al generar una cabeza que compensa fugas por un período mucho más largo. Esto extiende en forma conmensurable la vida de operación de las aspas auxiliares antes de requerir mantenimiento o reemplazo. Una abrasión de las aspas auxiliares, especialmente en el lado de la entrada, es a menudo el factor decisivo en el tiempo de operación entre los mantenimientos, de modo que el extender el tiempo de operación de acuerdo con la invención es particularmente meritorio.

Una ventaja adicional es que al evitar, o al menos reducir el flujo del fluido de trabajo abrasivo, generalmente mejora el uso. Si se desea, los bordes posteriores 44 de las aspas 32 pueden ser inclinados de forma similar, es decir en un ángulo obtuso con respecto al lado respectivo del propulsor. El ángulo puede ser el mismo, o diferente, es decir más pequeño o más grande que el ángulo de la cara anterior 40. En otra modalidad, la caraposterior puede ser perpendicular al lado del propulsor. Como puede verse en la figura 2, las caras periféricas radialmente externas 45 de las aspas auxiliares 32 son cilindricas y están alineadas periféricamente con los correspondientes lados 26, y 28. En otra modalidad, tales caras pueden ser inclinadas, es decir ellas pueden inclinarse en una dirección axialmente hacia afuera, de modo que los extremos axiales de tales caras están a un diámetro más pequeño que el respectivo lado. Además, las superficies adyacentes pueden ser biseladas o con bordes angu Lados. Con referencia a las figuras 3 y 4, se muestran gráficamente los resultados teóricos de las gradientes de presión o diferencias de presión generadas por el movimiento del perfil de una aspa, más allá de una superficie plana. En la figura 4, se muestran cuatro diferentes perfiles en relación a un lado piano estacionario, es decir un lado tal como un costado del cuerpo, después de lo cual los perfiles se mueven. Para fines de comparación, el juego de funcionamiento entre la cresta del aspa y la superficie plana estacionaria se mantiene constante para todos los casos. Un quinto caso representa un lado de un propulsor sin aspas auxiliares moviéndose más allá de una superficie plana estacionaria, es decir pasando el lado del cuerpo. En el mismo gráfico, también se muestra el par de fuerzas requerido para mover el aspa, es decir da una indicación del requerimiento de energía para sobrepasar la resistencia del fluido. También se muestra el par para la superficie plana (sin aspa) . Se puede apreciar que los resultados son teóricos, y son apropiados solamente para propósitos de comparación. Se apreciará que la comparación teórica de las figuras 3 y 4 se relacionan al gradiente de presión generada, y al par de fuerzas requerido para generar e.l gradiente de presión. Los resultados no se refieren a la consideración principal de acuerdo con esta invención, que es mejorar el desgaste de una cara anterior de un aspa auxiliar. Se cree que, y los resultados preliminares lo han mostrado, el desgaste es menor al usar aspas auxiliares que tienen caras anteriores inclinadas.

Claims (9)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1.- Un propulsor (14) para una bomba centrífuga (10) cuyo propulsor incluye lados anulares axialmente espaciados, (26, y 28); aspas circunferencialmente separadas (30), cada una extendiéndose entre los lados; y aspas auxiliares circunferencialmente separadas (32, y 34) axialmente hacia fuera de uno o de ambos lados, caracterizada porque las caras anteriores (40) de las aspas auxiliares están inclinadas con relación a la perpendicular del lado respectivo del propulsor (26,28).

2.- El propulsor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho ángulo obtuso entre la cara anterior de un aspa auxiliar y el lado del. propulsor está entre los 100° y 170°.

3.- El propulsor de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque dicho ángulo obtuso es constante a lo largo del aspa auxiliar respectiva.

4.- El propulsor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los bordes posteriores (44) de las aspas auxiliares están inclinados con relación a la perpendicular del lado del propulsor respectivo.

5.- El propulsor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 3 inclusive, caracterizado porque los bordes posteriores (44) de las aspas auxiliares son perpendiculares al lado del propulsor respectivo.

6.- El propulsor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las caras periféricas radialmente externas (45) de las aspas auxiliares son cilindricas.

7.- El propulsor (ie conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las caras periféricas radialmente externas (45) de las aspas auxiliares están inclinadas, ahusándose en una(s) dirección (es) hacia fuera axialmente del lado, o de cada lado.

8. - El propulsor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el propulsor es de una estructura moldeada o por colado.

9.- Una bomba centrífuga (10) caracterizada porque tiene un propulsor (14) de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes.