BOMBA CENTRIFUGA
Campo de la invención La presente invención se refiere a una bomba de tipo rotodinámico, que comprende cuando menos un propulsor dispuesto en un compartimiento de bomba e impulsado por un motor eléctrico. Antecedentes de la invención Las bombas del tipo antes mencionado pueden dividirse en dos tipos generales: bombas centrifugas y bombas axiales. Una bomba centrífuga comprende un propulsor que consiste en un cubo y cuando menos un disco de cubierta con varias paletas dispuestas en el cubo, lo cual se conoce como propulsor abierto. Un propulsor cerrado está dispuesto con dos discos de cubierta y paletas entre estos. En ambos casos, el líquido es succionado en la dirección axial en el centro del propulsor, y sale de éste por su periferia, en una dirección principalmente tangencial. La bomba axial difiere de la bomba centrífuga anteriormente descrita en que el líquido sale de la bomba en una dirección principalmente axial. Esta deflexión se produce con ayuda de varios rieles guía dispuestos corriente abajo en el compartimiento de la bomba. Los rieles guía normalmente también funcionan como elementos de soporte en la construcción del compartimiento de la bomba. REF:171667 Durante el bombeo de líquidos contaminados como aguas residuales, agua de minas u obras de construcción, etc., muchas veces el bombeo es perturbado por la contaminación. Esto puede causar atascos en los propulsores y compartimiento de la bomba, además de que frecuentemente causa considerables problemas de desgaste . Durante el bombeo de aguas residuales que pueden contener objetos alargados como trapos, existen diversos métodos para resolver el problema. En estos casos se prefiere un propulsor de bomba -abierto, con un solo disco de cubierta, pero incluso en estos casos se requieren medidas externas . Una puede ser la de hacer funcionar el propulsor de bomba hacia atrás a ciertos intervalos . Otra es disponer algún tipo de dispositivo cortador frente a la toma. La patente de los EE.UU. No. 5,516,261 revela un propulsor de bomba abierto para el bombeo de aguas residuales, donde el fondo del compartimiento de bomba está dispuesto con un surco en forma espiral, que conduce los contaminantes hacia la periferia, donde causan menos daños . Durante bombeos donde se requieren grandes alturas de alzado, por ejemplo en minas, se utilizan propulsores de bomba cerrados, es decir, dotados de dos discos cubierta, uno superior y uno inferior, además de paletas intermedias. En general, estos propulsores tienen una mayor eficiencia que los propulsores abiertos a grandes alturas de presión. Por otra parte, los propulsores cerrados tienen menos espacio de paso, lo cual significa un mayor riesgo de atascos . La contaminación que está presente durante las operaciones de bombeo en minas muchas veces contiene elementos de material altamente abrasivo, lo cual implica que el material tanto en el propulsor como en el compartimiento de la bomba quedan expuestos a grandes esfuerzos . Estos problemas se pueden resolver en parte mediante un tratamiento de superficie especial o endureciendo los diferentes componentes, pero el deseo natural es asegurar que las partículas abrasivas salgan del compartimiento de bomba tan pronto como sea posible, para evitar un desgaste innecesario. Además, el diseño geométrico de las piezas más importantes para las operaciones de bombeo son de gran importancia para reducir el desgaste. Breve descripción de la invención El objetivo de la presente invención es obtener una solución para el problema de desgaste, mediante un cierto diseño en el fondo del compartimiento de bomba. De conformidad con un aspecto principal de la presente invención, el objetivo se resuelve mediante un dispositivo de conformidad con la reivindicación 1. La materia de las reivindicaciones dependientes son características ventajosas de la presente invención. De conformidad con un aspecto principal de la presente invención, se caracteriza por una bomba centrífuga para bombeo de líquidos que contienen contaminantes principalmente en forma de partículas sólidas, donde la bomba comprende una unidad de transmisión, una unidad hidráulica, donde la unidad hidráulica comprende un compartimiento de bomba y un propulsor de bomba dispuesto giratoriamente dentro del compartimiento, el propulsor de bomba comprende discos de cubierta superior e inferior y un número de paletas intermedias, donde una pared inferior del compartimiento de bomba, que posee una abertura de entrada central, está dispuesto con cuando menos un dispositivo modificador de retroflujo que se extiende en espiral y que está orientado en un lado hacia el disco de cubierta inferior, que extiende vueltas parciales o completas alrededor de la abertura de entrada. El dispositivo de extensión de retroflujo podría estar dispuesto como surcos y/o estrías en la pared inferior. Además, una parte de pared del dispositivo modificador de retroflujo, orientada hacia la entrada, forma un ángulo con el plano de la pared inferior que preferiblemente debe estar en el rango de entre 85 y 95 grados. El dispositivo modificador de retroflujo de conformidad con la presente invención actúa para afectar el retroflujo, que contiene contaminantes, al entrar al espacio entre el propulsor y la pared inferior para impedir en gran medida que los contaminantes, como partículas abrasivas, entren al espacio, o cuando menos reducir grandemente su cantidad. La mayor parte de las partículas entran a los surcos o espacio entre las estrías, y debido a la forma espiral, las partículas son transportadas a la periferia de la placa inferior, y hacia fuera por la salida. Se descubrió que la distancia entre la superficie superior de las estrías, o la planicie entre los surcos y el disco de cubierta inferior, debe estar en el rango indicado. Una distancia demasiado grande no crea el efecto deseado, y un espacio demasiado estrecho incrementa la velocidad del retroflujo, lo cual deteriora el efecto. También se ha demostrado que una superficie posterior más bien empinada crea un efecto incrementado, posiblemente-por crear mayores perturbaciones en el retroflujo. Estos y otros aspectos y ventajas de la presente invención se harán aparentes a partir de la siguiente descripción detallada, y a partir de las figuras anexas. Descripción detallada de las figuras En la siguiente descripción detallada de la presente invención, se hará referencia a las figuras anexas, en las que: La Figura 1 es una sección transversal axial a través de una bomba de conformidad con la presente invención. La Figura 2 es un detalle tomado del anillo de la Figura 1. La Figura 3 es una modificación del detalle de la Figura 2. La Figura 4 es el fondo del compartimiento de la bomba, visto desde arriba. Descripción detallada de la invención La bomba que se muestra en la Figura 1 comprende un eje motor 10 conectado con un motor eléctrico (no se muestra) para impulsar la bomba. En el extremo inferior del eje está montado un propulsor de bomba 12, que comprende discos de cubierta superior 14 e inferior 16, paletas 18 y contra-paletas 19. Los componentes anteriormente mencionados están montados en un compartimiento de bomba 20, que posee una pared inferior 22, una entrada 24 y una salida 26. El propulsor de bomba 12 está montado de tal forma en el compartimiento de bomba que hay un separación 28 entre la superficie periférica del disco de cubierta inferior 16 y una pared lateral interior del compartimiento de bomba 20, un espacio 29 entre el disco inferior y la pared inferior, así como una separación 30 entre una superficie inferior del disco de cubierta inferior 16 y una superficie superior de la pared inferior 22. De conformidad con los principios de la bomba centrífuga, el líquido es succionado axialmente hacia adentro a través de la entrada 24, y sale de la bomba a través de la salida 26 de conformidad con las flechas de flujo A, B y C. Aunque la presión es mucho más elevada en la salida que en la entrada, un cierto flujo D siempre fluye hacia atrás por la separación 28 y hacia el espacio 29 entre el disco de cubierta inferior 16 y el fondo 22 del compartimiento de bomba. Una parte de este flujo E pasa por la separación 30 de vuelta a la entrada, en tanto que una parte del flujo F es nuevamente conducida hacia fuera en el lado inferior del disco de cubierta 16, también llamado capa límite laminar. También hay presencia de una capa límite laminar sobre la pared inferior, aunque dirigida hacia adentro. El retroflujo D crea pérdidas y además hace que la contaminación, las partículas abrasivas y similares se concentran bajo el disco de cubierta, puesto que las partículas de un cierto tamaño no pueden pasar por la separación 30. Esta concentración de partículas luego desgastará el propulsor de bomba, así como el fondo del compartimiento de bomba, durante la operación de la bomba. Las partículas que entran a la separación 30 actuarán como esmeriles, produciendo alto desgaste en las superficies de la separación. A corto plazo, esto puede significar un considerable deterioro de la capacidad de la bomba, porque la separación se hace cada vez mayor. Para poder asegurar una alimentación de partículas abrasivas, que entran al espacio 29 entre el disco de cubierta inferior y la pared inferior, hacia la periferia para ser adicionalmente transportadas hacia la salida de la bomba, la pared inferior del compartimiento de bomba, orientada hacia la superficie inferior del disco de cubierta inferior del propulsor, está dotada de uno o varios dispositivos modificadores de flujo en flecha, y en la modalidad que se muestra tienen surcos espirales 32 divididos por estrías. En la modalidad mostrada, los surcos corren varias vueltas en espiral alrededor de la abertura de entrada 24. El dispositivo modificador de flujo corre de tal manera que la distancia radial r desde el centro se incrementa en la dirección de rotación Rd del propulsor, como se puede apreciar en la Figura 4. Los surcos afectarán el flujo principal D, y las partículas contenidas en el flujo, de tal manera que el se hace mover el volumen de agua que entra al espacio en una dirección tangencial, debido a la rotación del propulsor, y luego se hace mover el volumen de agua a lo largo de la dirección del dispositivo modificador de flujo. Esta acción hace que las partículas en el agua sean movidas en los surcos entre las estrías siguiendo la dirección de rotación; debido a la forma de flecha, y preferiblemente espiral, de los surcos, los contaminantes serán alimentados a lo largo de los surcos y saldrán por la salida, o por lo menos se impedirá que se concentren en la- separación. Debido a la presente invención, el componente radial de la capa límite laminar a lo largo de la pared inferior queda afectado de forma tal que es dirigido más en la dirección tangencial, con lo que también se afecta la parte de volumen de agua en el fondo de los surcos a ser movida en la dirección del dispositivo modificador de retroflujo de flecha. Durante las pruebas, hubieron ciertos aspectos que parecieron afectar el proceso en la separación, y la medida en que se afectó el volumen de agua en los surcos. Por ejemplo, la distancia d, Figura 2 , entre la superficie inferior del disco de cubierta inferior y las superficies superiores de las estrías entre los surcos, parecen ejercer alguna influencia. Las pruebas demostraron buenos resultados en el proceso cuando la distancia d está en el rango de 1/3 y 2/3 de la distancia entre el fondo de los surcos y la superficie inferior del disco de cubierta inferior, aunque esto no debe considerarse como una limitante para la presente invención. Por ejemplo, la distancia podría ser menor si las tolerancias de la rueda propulsora y la pared inferior fueran más estrictas, o si la pared inferior, o cuando menos las estrías, estuvieran hechas de un material duro y flexible como goma, que podría permitir algún contacto entre las piezas durante la operación. Se debe tomar en cuenta la profundidad de los surcos y la distancia entre las estrías en la dirección radial, y por consiguiente el volumen en los surcos, para que preferiblemente todo el volumen de agua sea afectado por el proceso. El ángulo de dirección D..de las estrías espirales también ejerce una influencia para afectar la dirección del flujo y la alimentación de partículas en los surcos. En principio, podría ser posible que los bordes rectos del dispositivo modificador de flujo formaran un ángulo con la dirección radial, aún cuando este diseño no es óptimo para transportar partículas hacia la periferia de la rueda propulsora. Las superficies posteriores de las estrías también afectan el proceso, y las pruebas han demostrado que el ángulo ß. entre la superficie posterior y un plano paralelo al fondo del compartimiento de bomba debe estar preferiblemente en el rango de 85 a 95 grados, Figura 2. Sin embargo, para algunos tipos de ruedas propulsoras, como las que tienen forma cónica, y una forma correspondiente a la pared inferior, Figura 3, no se puede obtener este rango, o cuando menos no con una pared inferior hecha de metal moldeado. Sin embargo, las pruebas han demostrado un resultado satisfactorio con un diseño de conformidad con la Figura 3. Si la pared inferior de conformidad con la Figura 3, o cuando menos el dispositivo modificador de flujo, estuvieran hechos de un material flexible y resistente, las estrías podrían moldearse con un ángulo dentro del rango antes mencionado . Con el diseño adecuado para las estrías y surcos, se obtiene un efecto de separación que tiene como resultado menos cantidad y menor tamaño de partículas, en comparación con el resto del líquido, lo cual significa a su vez un menor desgaste. En vista de lo anterior, el dispositivo modificador de flujo podría consistir en surcos troquelados o moldeados en la placa inferior, o estrías unidas o moldeadas en la placa inferior. Las estrías o surcos pueden tener diferentes diseños, dependiendo del diseño de la placa inferior. La placa inferior que se muestra en las figuras está hecha con un dispositivo modificador de retroflujo integral, aunque, desde luego, el dispositivo modificador de retroflujo podría estar hecho como una pieza separada que se une de manera adecuada a la pared inferior. Con el fin de incrementar el efecto, el disco de cubierta inferior puede estar dotado de contrapaletas dirigidas hacia la pared inferior que contiene los surcos o estrías. No obstante, estas contra-paletas constituyen una cierta pérdida de energía, y por consiguiente se utilizan únicamente en condiciones especialmente difíciles.
Se comprenderá que la modalidad anteriormente descrita y mostrada en las figuras deberá ser considerada como un ejemplo no limitante de la presente invención, y que puede ser modificada de diversas maneras, dentro del alcance de las reivindicaciones de la presente patente . Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.