PT2831424T - Bomba de espuma e método - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

ΒΟΜΒΑ DE ESPUMA E MÉTODO

Campo Técnico

Esta revelação refere-se geralmente a bombas e métodos de bombear fluido particularmente mas não limitado a fluidos espumosos, como por exemplo, concentrados de flutuação de espuma mineral.

Antecedentes da Técnica Fábricas de processamento mineral frequentemente utilizam um processo de flutuação para separar os particulados finamente moídos de um mineral requerido de resíduos de rocha. Isto é obtido num tanque ou célula de flutuação em que se coloca a pasta e em que se adicionam bolhas de ar finas e reagentes. 0 tanque é então agitado e a espuma resultante que sobe para cima da célula de flutuação tem as partículas finas do mineral requerido a aderir às bolhas de ar. Recolha da espuma então fornece um meio de recolher o mineral concentrado requerido que foi extraído pelo processo. A espuma do processo de flutuação contém o mineral requerido e normalmente deve ser bombeada para a seguinte fase de processamento. Os diferentes tipos de espuma produzidos dependem muito dos tamanhos de partículas que flutuam, do tipo e quantidade de reagentes e da quantidade e tamanho das bolhas de ar. 0 processo de espuma é contínuo mas atualmente não há equipamento comercialmente disponível que possa reduzir o conteúdo de ar da espuma, e não é prático deixar ficar a espuma até que o ar se separe antes de bombear as restantes partículas e líquido que formaram a espuma.

Para obter bons resultados de recuperação do processo de flutuação é necessário que o minério de mineral seja moído em tamanhos de partícula muito finos (em alguns casos inferior a 10 micrometros). Também para obter boa recuperação mineral os reagentes utilizados no processo precisam de ser controlados, mas muito frequentemente isto, combinado com a quantidade de bolhas necessárias para tornar o processo eficiente, pode resultar numa espuma tenaz e muito estável. Estas espumas tenazes quando deixadas num recipiente tipicamente demorariam 12 a 24 horas para reduzir à agua e estado sólido apenas, isto é, as bolhas dispersariam de uma forma extremamente lenta.

Bombas para utilizar para bombear espuma atualmente são na forma de bombas verticais e/ou horizontalmente dispostas. Bombas verticais são dispostas para que a entrada de bomba seja disposta geralmente verticalmente, e bombas horizontais são dispostas com a entrada de bomba disposta geralmente horizontalmente. Bombas de espuma verticais demonstraram ser capazes de bombear espumas muito tenazes, mas são frequentemente fisicamente bastante grandes e portanto devem ser consideradas na conceção inicial de uma fábrica de processamento mineral. Bombas horizontais, por outro lado, também foram utilizadas para aplicações de bombeamento de espuma, mas estas nem sempre são bem-sucedidas com espumas tenazes. Bombas horizontais foram tradicional e deliberadamente sobredimensionadas em aplicações de tratamento de espuma.

Uma bomba de maior tamanho significa que se pode operar ineficientemente com um fluxo baixo resultante e um alto arrastamento de ar devido à espuma. Falhas mecânicas podem ser um problema com tal bombeamento instável. Espuma está cheia de ar, mas estando presente como tamanhos de bolha muito pequenas tem menos efeito que a mesma quantidade de ar na forma de grandes bolhas.

Contudo, há um ponto em que a capacidade de uma bomba tolerar espuma cairá devido ao efeito do ar. A tolerância de ar de uma bomba também está relacionada com a caracteristica de carga liquida positiva de sucção (NPSH); isto é, quanto menor for a pressão liquida disponível na entrada da bomba, é mais provável é que o desempenho seja afetado.

Desenvolveram-se bombas para tratar especificamente de fluidos espumosos deste tipo. Durante a operação de bombeamento, a fração mais pesada do fluido migra para uma região exterior e uma fração mais leve tende a migrar para uma região interior. É necessário ser capaz de remover eficientemente a fração mais leve. 0 documento US4273562 revela uma bomba centrífuga que tem um impulsor rotativo com uma abertura através do impulsor. Líquido que flui para a bomba é dividido em dois fluxos de fluido no impulsor. Um fluxo é um fluxo radial para uma parte de descarga de alta pressão, e o outro fluxo contém a maior parte do componente gasoso e destina-se a fluir através da abertura de impulsor. 0 impulsor tem superfícies que se estendem na abertura para acionar o último fluxo de componente através disso.

Sumário da Revelação

Num primeiro aspeto, é fornecida uma bomba como reivindicado na reivindicação 1. 0 indutor de fluxo na câmara de recolha energiza o fluido de gás nessa câmara de recolha, especialmente quando o caudal na câmara de recolha é alto. Esta adição de energia faz com que o gás e fluido fluam para fora da parte de ventilação traseira da câmara de recolha, e não é preciso nenhum dispositivo externo (como uma bomba de sucção separada) para sugar fisicamente ar da câmara de recolha.

Em certas formas de realização, a bomba inclui palhetas auxiliares no lado traseiro da carcaça de impulsor.

Em certas formas de realização, a bomba inclui um eixo de acionamento do impulsor e elemento indutor sendo operativamente montados no eixo de rotação para rotação assim.

Em certas formas de realização, a ou cada passagem é disposta dentro da região interior da câmara de bombeamento.

Em certas formas de realização, a saída de ventilação está longe da câmara de bombeamento.

Em certas formas de realização, a saída de ventilação e a ou cada passagem são substancialmente paralelas ao eixo de rotação.

Em certas formas de realização, a câmara de recolha inclui um lado frontal aberto virado para o impulsor e a zona de saida de transferência é compreendida por um espaço anelar entre o lado traseiro do corpo de bomba e a face traseira do impulsor.

Em certas formas de realização, o lado frontal aberto da câmara de recolha tem um diâmetro periférico exterior que é inferior ao diâmetro da câmara de bombeamento.

Em certas formas de realização, a bomba é uma bomba de espuma para bombear fluidos espumosos em que o impulsor é configurado para separar a fluido espumoso numa fração mais pesada que é descarregada através da saida de descarga e numa fração mais leve que entra na câmara de recolha via as passagens onde o indutor separa a fração mais leve numa fração mais pesada secundária que é devolvida à câmara de bombeamento via a zona de saida de transferência e o restante fluido é descarregado através da saida de ventilação.

Num segundo aspeto, é fornecido um método de bombear um fluido como definido na reivindicação 12.

Em certas formas de realização, o fluido bombeado é um fluido espumoso.

Num terceiro aspeto, é fornecido um método de bombear um fluido espumoso como definido na reivindicação 14.

Em certas formas de realização, o método do terceiro aspeto é operacional utilizando qualquer do aparelho definido no primeiro aspeto.

Breve Descrição dos Desenhos

Apesar de quaisquer outras formas poderem abranger o âmbito dos métodos e aparelho como apresentado no Sumário, formas de realização especificas serão agora descritas, a titulo de exemplo, e com referência aos desenhos que acompanham em que: A Figura 1 é um alçado lateral parcialmente seccional, esquemático de uma bomba de acordo com uma forma de realização; a Figura 2 é um pormenor em secção transversal de parte de uma bomba de acordo com uma forma de realização. A Figura 3 é um pormenor de parte de um impulsor de bomba de acordo com uma forma de realização. A Figura 4 é um pormenor de um indutor de fluxo de acordo com uma forma de realização, quando ligado a um impulsor de bomba. A Figura 5 é um pormenor em secção transversal de parte de uma bomba de acordo com uma forma de realização. A Figura 6 é um pormenor do indutor de fluxo da Figura 4. A Figura 7 é um pormenor de um indutor de fluxo de acordo com uma forma de realização. A Figura 8 é uma vista parcial em perspetiva explodida de uma bomba de acordo com uma forma de realização adicional. A Figura 9 é uma vista esquemática de uma parte da bomba mostrada na Figura 8 numa posição parcialmente montada. A figura 10 é uma vista em secção de corte da parte de bomba mostrada na Figura 9. A Figura 11 é uma vista em perspetiva lateral frontal de um impulsor de acordo com uma forma de realização. A Figura 12 é uma vista em perspetiva lateral traseira do impulsor mostrado na Figura 11. A Figura 13 é um alçado lateral frontal do impulsor mostrado nas Figuras 11 e 12.

As Figuras 14 a 16 são várias vistas (vistas em perspetiva lateral e de alçado lateral frontal) do indutor de fluxo mostrado na Figuras 8 e 10.

As Figuras 17 a 19 são várias vistas (respetivamente: vista em perspetiva lateral frontal; alçado lateral frontal; e vista seccional lateral) de uma placa traseira ou caixa de empanque que forma parte de uma câmara de recolha de acordo com a forma de realização mostrada nas Figuras 8, 9 e 10. A Figura 20 é alçado lateral seccional parcial de uma parte de uma bomba de acordo com uma forma de realização adicional. A Figura 21 é uma vista parcial em perspetiva explodida de uma bomba de acordo com uma forma de realização adicional. A Figura 22 representa os resultados de várias ensaios experimentais do desempenho de uma bomba de espuma que tem as caracteristicas da invenção em relação ao desempenho de uma bomba de espuma comercial de concorrência, quando se medem Energia (kW) e Caudal (m3/hr) .

Descrição Pormenorizada de Formas de Realização Especificas

Em relação em particular à Figura 1, é ilustrada uma bomba 10 compreendendo um corpo de bomba 2 0 que está montado num suporte 14 (frequentemente referido como pedestal, base ou armação) . O corpo de bomba 10 compreende uma carcaça exterior 22 que inclui uma parte de carcaça frontal 23 e uma parte de carcaça traseira 24 que estão ligadas em conjunto por uma série de parafusos. 0 corpo de bomba 10 ainda compreende uma entrada 26 para alimentar fluido a ser bombeado numa bomba e uma saida de descarga 27 de onde fluido pode ser descarregado de uma bomba. O corpo de bomba 20 ainda compreende um revestimento interior 30 dentro da carcaça exterior 22. O revestimento 30 inclui um revestimento principal 34 que pode ser na forma de uma voluta e revestimentos laterais que compreendem um revestimento frontal 35 e um revestimento traseiro 36. O revestimento principal 34 pode compreender duas partes ou metades que são montadas em conjunto para formar um revestimento de voluta em forma de pneu de carro. O revestimento principal pode também ser uma estrutura de uma peça, como ilustrado na Figura 1. 0 revestimento pode ser formado de borracha ou um material elastómero. 0 interior do revestimento 30 forma uma câmara de bombeamento 38 através da qual passa o fluido que é bombeado. A bomba 10 ainda inclui um impulsor 40 que é montado para rotação dentro de uma câmara de bombeamento 38 à volta de eixo de rotação X-X. O impulsor 40 está ligado a um eixo de acionamento 18 que por seu turno está ligado a um acionamento (não mostrado). O impulsor 40 ilustrado é do tipo semi-aberto e inclui uma carcaça 42 que tem uma face frontal 43 e uma face traseira 44. O impulsor 40 inclui uma série de palhetas de bombeamento 46 que se projetam da face frontal da carcaça. As palhetas de bombeamento 46 estão uniformemente espaçadas à volta do eixo de rotação e são especialmente concebidas para tratar de fluidos espumosos e têm um número de partes de projeção cada na forma de uma colher curva 49 que se estende para a entrada. 0 impulsor ainda inclui um olho central 51 que se estende para a frente da face frontal 43 da carcaça 42 e em utilização as colheres curvas 49 funcionam para arrastar material para o centro aberto do impulsor em frente do olho central 51. Outras caracteristicas do impulsor 40 serão descritas depois. Palhetas auxiliares 66 são fornecidas na face traseira do impulsor 40. As palhetas auxiliares 66 estão uniformemente espaçadas à volta do eixo de rotação e têm extremidades interiores e exteriores. As palhetas auxiliares 66 podem ser direitas, curvas ou qualquer outra configuração adequada. A bomba 10 ainda inclui um conjunto de vedação 80 que fornece uma vedação entre o eixo 18 e o corpo de bomba 20. O conjunto de vedação como mostrado está alojado numa caixa de empanque 87.

Como é melhor ilustrado na Figura 2, o impulsor 40 inclui uma série de passagens na forma de orifícios de passagem 52 dispostos aí, cada um dos quais se estende da face frontal 43 para a face traseira 44 do impulsor 40. Os orifícios de passagem 52 estão na região do eixo de rotação X-X e são posicionados entre palhetas de bombeamento adjacentes 46. Como mostrado nas Figuras 2 e 3, os orifícios de passagem 52 estendem-se numa direção geralmente paralela ao eixo de rotação X-X. As passagens podem ser de qualquer tamanho e dimensão de secção transversal e configuração adequados. Na Figura 3, os orifícios de passagem 52 mostrados têm uma dimensão de largura alongada e aparecem como uma ranhura. Geralmente haverá uma ou mais passagens localizadas em cada canal de impulsor disposto entre palhetas de bombeamento adjacentes 46, para que cada canal de impulsor seja ventilado durante operação. Medições experimentais mostraram que ar numa espuma que é bombeada pelo impulsor 40 se concentrará no olho de impulsor, às vezes formando uma 'nuvem' que inibe altura e geração de caudal e reduz eficiência de impulsor. A função das passagens é transmitir uma primeira "fração leve " de gás e alguns sólidos da região de entrada de impulsor 26 (especialmente à volta do olho de impulsor 51) para a câmara de recolha 60, como será brevemente descrito. A área de secção transversal das passagens precisa de ser suficiente para remover a maior quantidade de ar possível dos canais de impulsor, mas se os orifícios de passagem 52 de outras passagens forem muito grandes, pode permitir que a pasta de espuma passe diretamente através da câmara de recolha 60, o que é indesejável. A câmara de recolha de bomba 60 está localizada no lado traseiro do corpo de bomba e atrás do impulsor 40. A câmara de recolha 60 é adjacente à face traseira 44 do impulsor e localizada dentro da câmara de vedação ou caixa de empanque 87. Os orifícios de passagem 52 abrem-se na câmara de recolha 60. A câmara de recolha 60 inclui uma saída de ventilação na forma de um orifício de ventilação 62 disposto numa parede traseira 63 da caixa de empanque 87 e que está longe do impulsor de bomba 40. O orifício de ventilação 62 pode estar em comunicação fluida com um tanque, por exemplo por meio de uma canalização adequada ou tubo 61, que se estende da caixa de empanque via outras condutas ligadas ao tanque, que por exemplo está à pressão atmosférica ou pode até estar sob sucção. A câmara de recolha 60 tem uma parede lateral periférica exterior 68 que pode ser geralmente cilíndrica, e um lado aberto 64 que está virado para o impulsor 40, e um espaço 65 que forma uma zona de saída de transferência entre a carcaça de impulsor 42 e revestimento traseiro 36 e que fornece comunicação fluida entre a câmara de recolha 60 e a câmara de bombeamento 38. A parede lateral periférica 68 da câmara de recolha 60 é substancialmente paralela ao eixo de rotação X-X que leva para o lado aberto 64, e o diâmetro periférico exterior do lado aberto 64 é inferior ao diâmetro de uma câmara de bombeamento 38.

Como antes mencionado, na região de entrada (câmara de bombeamento 38 à frente do impulsor 40) de uma bomba de espuma há uma região de baixa pressão na linha central do impulsor 40 à volta da região de olho 51 e portanto o ar tende a acumular aí. Isto significa que os fluidos mais pesados (as partículas) se deslocam para a parede de bomba exterior. 0 ar acumulado nesta área não vai através da bomba no modo normal devido uma condição combinada de baixa pressão e baixa densidade, e em vez disso funciona como uma almofada à pasta que vem a montante. Isto geralmente resulta num desempenho pobre de bomba ou perda da sua funcionalidade, utilizando energia sem nenhuma necessidade. Como o ar se acumula na linha central do impulsor 40 na região do olho 51, pode ser removido dessa região colocando passagens na forma de orifícios de passagem 52 através do impulsor 40 para que o ar flua para a câmara de recolha 60 que também pode ser referida como uma câmara de expulsão. Os orifícios de passagem 52 na carcaça traseira de impulsor permitem que o ar escape, libertando assim o efeito de almofada. Tipicamente a pressão no lado frontal do impulsor 40 é superior à pressão na câmara de recolha 60 que leva o ar a fluir para os orifícios de passagem 52. Se houver uma ou mais saídas de ventilação que levem para fora da parte traseira da câmara de recolha 60, então ar flui através dos orifícios de passagem de impulsor 52 para a câmara de recolha 60 e então para fora através dessas saídas de ventilação - de facto, ar é aspirado para dentro da câmara de recolha 60.

Mostram-se formas de realização em que a bomba 10 ainda inclui um indutor de fluxo que está montado para rotação dentro da câmara de recolha 60. O indutor de fluxo, que também pode ser referido como um dispositivo de agitação, está operacionalmente montado no eixo de acionamento 18 para que em operação quer o impulsor 40 quer o indutor sejam rodados em conjunto pelo eixo de acionamento. Numa forma mostrada nas Figuras 1, 2 e 7, o indutor de fluxo é configurado na forma de um impulsor de misturador de pás 70 que tem lâminas de impulsor em forma retangular 71 encaixadas radialmente à volta de um colar 73, que é fixo ao eixo de acionamento de bomba. Em utilização, as lâminas de impulsor 71 estão alinhadas de um tal modo a provocar um fluxo geralmente axial de material (isto é, um fluxo geralmente em linha com o eixo de rotação X-X) através da câmara de recolha 60 e para fora para o orifício de ventilação 62. Noutra forma mostrada nas Figuras 4, 5 e 6, o indutor de fluxo é configurado na forma de um impulsor de disco 72 que está montado no eixo de acionamento no orifício central 75. O impulsor de disco 72 tem seis orifícios de passagem periféricos afastados 74 localizados através disso, a entrada para cada um dos quais é encaixada com um acessório (ou extremidade de cotovelo) de curvatura de tubo com ângulo de 90 graus 76. As curvaturas de tubo 7 6 estão localizadas no lado 81 do impulsor de disco 72 que, em utilização, está virado para a face traseira 44 do impulsor 40. Cada curvatura de tubo 76 está orientada para formar uma colher que cria um fluxo recirculante, turbulento sobre a parte superior de/à volta da extremidade periférica do impulsor de disco 72. Esta agitação resulta num fluxo geralmente axial de material (isto é, um fluxo geralmente em linha com o eixo de rotação X-X) através da câmara de recolha 60 e para fora para o orifício de ventilação 62. O indutor de fluxo 70 pode ter muitas formas, por exemplo pode compreender outro estilo de impulsor, uma hélice marítima, ou uma roda de pás. Um propósito do indutor é promover o fluxo de excesso de gases de espuma da região da face frontal 43 do impulsor, através das passagens ou orifícios de passagem 52, através da câmara de recolha 60 e para fora através do orifício de ventilação 62.

Nas Figuras 8 a 20, quando possível, os mesmos números de referência foram utilizados para descrever os mesmos componentes que foram descritos nas formas de realização anteriores.

Como ilustrado na Figura 8 e na Figura 9 a 20 relacionada, mostra-se uma bomba 10 em vista parcial e em vista explodida, que compreende uma carcaça exterior que inclui uma parte de carcaça traseira 24. A parte de carcaça traseira não é ilustrada, mas pode ser similar à parte de carcaça traseira em aparência. A bomba ilustrada nesta forma de realização não mostra o revestimento interior 30. A bomba inclui um impulsor 40 que é geralmente da mesma estrutura que a descrita antes.

Como descrito com referência às formas de realização anteriores, uma câmara de recolha 60 é formada com uma parede lateral periférica exterior 68 e uma parede traseira 63. A parede traseira 68 estende-se substancialmente paralela ao eixo de rotação X-X para o lado aberto 64 que, quando numa posição montada, está espaçado da face traseira 44 do impulsor 40 para fornecer um espaço 65 entre si. O indutor de fluxo na forma de um impulsor de misturador de pás 70 nesta forma de realização é algo similar ao mostrado na Figura 7, mas nesta forma de realização compreende dez lâminas 71. As lâminas 71 são ligeiramente afuniladas para dentro para a sua extremidade livre exterior (embora também possam ser direitas) e estão inclinadas num ângulo Z em relação ao eixo de rotação X- X. Tipicamente o ângulo Z pode ser cerca de 45°. A configuração das lâminas 71 é para provocar um fluxo axial como também um fluxo em rodopio da mistura dentro da câmara de recolha 60.

Quando em operação, o indutor de fluxo na forma do misturador de pás 7 0 tem uma secção exterior que está espaçada da parede periférica 68 formando uma zona de concentração de fração mais pesada em forma anelar 69, e para onde a fração mais pesada tende a migrar e dai a fração mais pesada é levada a sair da câmara de recolha 60 via o espaço 65 entre a face traseira da carcaça de impulsor 42 e o revestimento traseiro 36 e fluir à volta do impulsor 4 0 e de volta para a câmara de bombeamento 38. A zona de concentração de fração mais pesada 69 estende-se da parede traseira 63 da caixa de empanque 87 ao longo da parede periférica exterior 68 da câmara de recolha 60 e até ao lado aberto 64. O propósito do indutor de fluxo é induzir fluxo da câmara de bombeamento 38 à câmara de recolha 60 e depois ajudar as palhetas auxiliares 66 na carcaça traseira do impulsor 40 a separar o fluido ai numa fração mais leve (primariamente gás) e uma fração mais pesada (primariamente liquido e alguma material particulado). A fração mais leve é levada a passar através do orifício de ventilação 62 e a sair da bomba para uma região de pressão mais baixa. A forma de realização mostrada na Figura 20 é geralmente similar à ilustrada na Figura 8. Para facilitar referência às partes similares foram dadas o mesmo número de parte que em formas de realização anteriores. Na Figura 20 o impulsor 89 é geralmente similar ao impulsor 40 antes descrito em relação à Figura 8. As palhetas auxiliares 66 no impulsor 89 são afuniladas para se tornarem mais finas em profundidade quando se deslocarem numa direção afastada de uma extremidade interior (mais perto do eixo de rotação X-X do impulsor) para uma extremidade exterior. A face 78 do revestimento traseiro 88 também é inclinada e paralela à superfície das palhetas auxiliares 66 para que uma passagem estreita 65 para a transferência de fluido da câmara de recolha 60A para a câmara de bombeamento seja formada entre as palhetas auxiliares 66, a face traseira da carcaça do impulsor 89 e face traseira 78. Esta passagem 66 não é ortogonal ao eixo de rotação X-X mas está inclinada numa direção para uma câmara de bombeamento. A forma de realização mostrada na Figura 20 inclui um conjunto de vedação de bucim em pormenor que inclui uma guarnição 93, um anel de lanterna 94, um parafuso de bucim 95 e um anel de drenagem e vedação 96 e 97. Também se fornece um seal guard 79 para proteção do operador. A forma de realização mostrada na Figura 20 ainda inclui uma placa de fixação 83 e um parafuso de fixação 84. O indutor de fluxo é ilustrado na forma de um impulsor 85. A forma de realização ainda inclui juntas circulares 86, 90 e 91 para minimizar fuga de bomba. A forma de realização mostrada na Figura 21 é geralmente similar à ilustrada nas Figuras 8-20. Nesta forma de realização, o indutor de fluxo na forma de um impulsor de misturador de pás 70A que é similar ao impulsor mostrado nas Figura 8 e Figuras 14-16, mas nesta forma de realização compreende dezasseis lâminas. Como foi o caso para a Figura 8, as lâminas são ligeiramente afuniladas para dentro para a sua extremidade livre exterior e estão inclinadas num ângulo Z em relação ao eixo de rotação X-X. Tipicamente o ângulo Z pode ser cerca de 45°. A configuração das lâminas é provocar um fluxo axial como também um fluxo em rodopio da mistura dentro da câmara de recolha 60A.

Além disso, a Figura 21 mostra um diferente bocim 99A no revestimento de placa de estrutura para manter a junta em posição, com o bocim a ser mantido por três parafusos de fixação do que pela disposição de dois parafusos mais convencional mostrado na Figura 8. Finalmente, uma diferença adicional é que o orifício de ventilação 62A na parede traseira de caixa de empanque tem forma redonda, em comparação com a forma elíptica mostrada nas Figuras 8-10 e Figuras 17-19, para maximizar o volume de gás que pode ser expelido da câmara de recolha 60A em utilização. Um orifício de ventilação redondo também tem a vantagem de ser capaz de ser mais facilmente fixo a uma mangueira de secção transversal redonda padrão ou tubo de ventilação 61A, e se houver espaço, é desejável um grande espaço de ventilação.

As várias formas de realização de sistemas de remoção de ar descritos no presente documento operam continuamente para ventilar a bomba durante utilização. A combinação do impulsor de pasta, das palhetas (de expulsão traseiras) auxiliares e do indutor de fluxo ao atuarem em conjunto cria um ambiente para separação mais efetiva do ar e material de pasta. Além disso o sistema é retroencaixável numa bomba de espuma existente.

Com referência particular a bombas de espuma, espumas minerais contendo sólidos abrasivos podem ter propriedades altamente variáveis. A espuma pode ser quer frágil com bolhas de gás/ar a serem facilmente quebráveis ou tenaz, com ar/gases a serem dificeis de separar. Em geral, não se pode obter separação de gás completa ou suficiente dentro da câmara de bombeamento. A bomba descrita no presente documento é concebida para tratar de separação quer na câmara de bombeamento quer na câmara de recolha durante ventilação. Por outras palavras há uma primeira fase de separação na câmara de bombeamento e uma segunda fase de separação na câmara de recolha. 0 indutor de fluxo move positivamente o fluxo de uma primeira fração mais leve separada na direção axial e, ao mesmo tempo, roda a mistura dentro da câmara de recolha criando assim um ambiente para possível separação adicional de sólidos na segunda fração mais pesada que pode ser devolvida à câmara de bombeamento ou à saída de descarga de bomba enquanto, sob a influência de pressão, forçando a mistura saturada de gás/ar (segunda fração mais leve) para auto-descarregar para fora da câmara de recolha (preferencialmente de volta para um tanque de sucção de bomba, ou qualquer outro centro de eliminação/tratamento).

Em certas formas de realização o impulsor pode incluir palhetas auxiliares na face de carcaça traseira e o indutor de fluxo pode, em conjunto com as palhetas auxiliares, facilitar a passagem de uma fração mais pesada do material na câmara de recolha através da zona de saida de transferência na região exterior da câmara de bombeamento.

Noutras formas de realização, as lâminas de um indutor de fluxo na forma de um impulsor de misturador de pás pode ter a forma de aerofólio em secção transversal, com o objetivo de aumentar a propulsão na câmara de recolha. Em alguns meios de espumas tenazes, como espumas de betume, pode ser necessária mais capacidade de expulsão para facilitar separação secundária de frações pesada e leve na câmara de recolha, e propulsão da fração leve secundária para fora através do orifício de ventilação. Isto pode ser obtido em algumas formas de realização aumentando o diâmetro do impulsor/hélice da atual forma de realização mostrada nas Figuras.

Num ensaio experimental, uma bomba de espuma que tem as características da invenção funcionou bastante satisfatoriamente com um Fator de Volume de Espuma (FVF) de 6,0 com um caudal de espuma bombeado no intervalo 530 -560 m3/h. Nas bombas de espuma convencionais, o máximo FVF que pode ser tratado é 1,9-2,0. O FVF é uma figura calculada que se refere à fração de volume de ar na espuma. Uma espuma mais gasosa leva a pouca eficiência de bombeamento com maior consumo de energia relativo. O impulsor de espuma pode estar a rodar, mas frequentemente apenas num envelope de ar. Em alguns casos, operadores tentam adicionar químicos para colapsar a espuma, mas isto acrescenta custo e pode não funcionar, e pode não ser adequado dependendo do material que é bombeado ou do ambiente.

Num ensaio experimental adicional, o desempenho de uma bomba de espuma que tem as caracterí sticas da invenção foi comparado com o desempenho de uma bomba de espuma de concorrente comercial. Os dados experimentais são mostrados na Figura 22. Durante as experiências de bombeamento, mediram-se Energia (kW) e Caudal de espuma (m3/hr). Uma linha geral de melhor ajuste foi desenhada para categorizar amplamente as tendências de dados, que mostra geralmente que para bombear espuma a um caudal superior requer lineamente mais energia. Como se pode ver a partir dos dados, a bomba de espuma da invenção foi capaz de obter os mesmos caudais de pasta de espuma de alimentação que o produto concorrente mas com quase metade do requisito de energia operacional. Isto indica que a bomba de espuma da invenção foi mais eficiente em remover ar do material de espuma de alimentação, levando a bombeamento mais efetivo do material de pasta restante e exigindo assim energia inferior para obter esse resultado de material bombeado.

Num ensaio de campo num local de mina na Finlândia, uma bomba que apresentava a invenção funcionou consistentemente com um FVF superior a 4,0 com um desempenho estável. A unidade observou que o fluxo de volume que saia de uma descarga de bomba era geralmente inferior por causa da remoção do ar do material de alimentação de espuma via a câmara e o tubo de ventilação. Além disso, o ensaio de campo mediu uma poupança de energia de 25% em relação à bomba do concorrente titular.

Nesta memória descritiva, a palavra "compreendendo" deve ser entendida no seu sentido "aberto"; isto é, no sentido de "incluindo", e assim não limitada ao seu sentido "fechado"; isto é, o sentido de "consistindo apenas em". Um significado correspondente deve ser atribuído às palavras correspondentes "compreendem, "compreendido" e "compreende" quando surgirem.

Além disso, invenção (ões) foi descrita em ligação com o que são presentemente consideradas como sendo as formas de realização mais práticas e preferidas, deve entender-se que a invenção não está limitada às formas de realização reveladas, mas pelo contrário, destina-se a cobrir várias modificações se incluídas no âmbito da invenção(ões) como reivindicada abaixo.

Claims (14)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Uma bomba (10) compreendendo um corpo de bomba (22) que tem um lado frontal e um lado traseiro com uma câmara de bombeamento (38) dentro do corpo de bomba (22), uma entrada (26) para a câmara de bombeamento (38), e uma saída de descarga (27) da câmara de bombeamento (38), um impulsor (40) montado para rotação dentro da câmara de bombeamento (38) à volta de um eixo de rotação, a câmara de bombeamento (38) incluindo uma região interior em ou perto do eixo de rotação e uma região distante exterior do eixo de rotação, estando a saída de descarga (27) na região exterior da câmara de bombeamento (38), o impulsor (40) incluindo uma carcaça (42) que tem uma face frontal e uma face traseira com uma pluralidade de palhetas de bombeamento (46) que se estendem da face frontal, a bomba (10) ainda incluindo uma câmara de recolha (60) no lado traseiro do corpo de bomba (22), estando a câmara de recolha (60) em comunicação fluida com a câmara de bombeamento (38), o impulsor (40) incluindo uma ou mais passagens (52) que se estendem através da carcaça (42), uma extremidade das ditas passagens (52) abrindo-se na câmara de recolha (60) e a outra extremidade abrindo-se na câmara de bombeamento (38) através da face frontal do impulsor (40), e sendo um indutor de fluxo (70, 85) disposto dentro da câmara de recolha (60), o indutor de fluxo (70, 85) incluindo um elemento indutor montado para rotação dentro da câmara de recolha (60) e configurado para gerar um componente de fluxo axial numa direção axial em relação ao eixo de rotação e um componente de fluxo em rodopio de um fluido dentro da câmara de recolha (60), a câmara de recolha (60) incluindo uma saída de ventilação (62) configurada para a descarga de fluido da câmara de recolha na direção axial e uma zona de saida de transferência (65) em comunicação fluida com a região exterior da câmara de bombeamento (38).
2. 2. Uma bomba de acordo com a reivindicação 1, incluindo um eixo de acionamento (18), estando o impulsor (40) e um elemento indutor (70, 85) operacionalmente montados no eixo de acionamento (18) para rotação assim.
3. 3. Uma bomba de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o ou cada passagem (52) é disposta dentro da região interior de uma câmara de bombeamento (38).
4. 4. Uma bomba de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a saida de ventilação (62) está distante da câmara de bombeamento (38).
5. 5. Uma bomba de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a saida de ventilação (62) e a ou cada passagem (52) são substancialmente paralelas ao eixo de rotação.
6. 6. Uma bomba de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a câmara de recolha (60) inclui um lado frontal aberto (64) virado para o impulsor (40) e a zona de saida de transferência (65) é compreendida por um espaço anelar entre o lado traseiro do corpo de bomba (22) e a face traseira do impulsor (40) .
7. 7. Uma bomba de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, ainda incluindo palhetas auxiliares (66) na face traseira da carcaça (42).
8. 8. Uma bomba de acordo com a reivindicação 6 ou a reivindicação 7 em que a câmara de recolha (60) compreende uma parede lateral (68) e uma parede traseira (63) distante do lado frontal aberto (64), estando a saida de ventilação (62) na parede traseira (63).
9. 9. Uma bomba de acordo com a reivindicação 8 em que o lado frontal aberto (64) da câmara de recolha (60) tem um diâmetro periférico exterior que é inferior ao diâmetro da câmara de bombeamento (38) .
10. 10. Uma bomba de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que a bomba é uma bomba de espuma para bombear fluidos espumosos em que o impulsor (40) é configurado para separar o fluido espumoso numa fração mais pesada que é descarregada através da saida de descarga (27) e uma fração mais leve que entra na câmara de recolha (60) via as passagens (52) onde o indutor (70, 85) separa a fração mais leve numa fração mais pesada secundária que é devolvida a uma câmara de bombeamento (38) via a zona de saida de transferência (65) e o restante fluido é descarregado através da saida de ventilação (62).
11. 11. Uma bomba de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores em que há um canal entre palhetas de bombeamento adjacentes (46) tendo cada canal uma ou mais passagens (52) ai.
12. 12. Um método de bombear um fluido através de uma bomba (10), sendo o fluido capaz de separar em frações mais leves e mais pesadas, a bomba estando de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, o método incluindo as etapas de: (a) alimentar o fluido na câmara de bombeamento (38) em que uma primeira fração mais pesada é descarregada através da salda de descarga (27) e uma primeira fração mais leve migra para a região interior da câmara de bombeamento (38); (b) fazer com que a primeira fração mais leve entre na câmara de recolha (60) através do ou cada passagem (52) e depois; e (c) provocar separação da primeira fração mais leve numa segunda fração mais pesada e numa segunda fração mais leve em que a segunda fração mais pesada é devolvida à câmara de bombeamento (38) via a zona de saída de transferência (65) e na segunda fração mais leve sai da câmara de recolha (60) através da saída de ventilação (62) .
13. 13. Um método de acordo com a reivindicação 12 em que um fluido bombeado é um fluido espumoso.
14. 14. Um método de bombear um fluido espumoso através de uma bomba (10) para desgaseificar substancialmente o dito fluido, o método incluindo as etapas de: (a) alimentar o fluido na câmara de bombeamento (38) de uma bomba (10), em que uma fração mais pesada é descarregada através de uma saída de descarga (27) da bomba, e uma fração mais leve migra para uma região interior da câmara de bombeamento (38) via passagens (52) que se estendem através de um impulsor de bombeamento (40) e para uma câmara de recolha (60); (b) provocar separação da fração mais leve para libertar substancialmente gás dai na câmara de recolha (60) por operação de um indutor de fluxo rotativo (70, 85) disposto dentro da câmara de recolha (60) e que gera um componente de fluxo axial numa direção axial em relação a um eixo de rotação de um impulsor de bombeamento (40) e um componente de rodopio da fração mais leve; e (c) descarregar o dito gás de libertação através de uma saida de ventilação (62) da câmara de recolha (60) na direção axial.