BR102016021270A2

BR102016021270A2 - bomba para conduzir um fluido altamente viscoso

Info

Publication number: BR102016021270A2
Application number: BR102016021270A
Authority: BR
Inventors: Lightheart Barry
Original assignee: Sulzer Management Ag
Priority date: 2015-10-14
Filing date: 2016-09-15
Publication date: 2017-04-25
Also published as: EP3156654B1; KR20170044003A; EP3156654A1; RU2016138822A3; MX2016012592A; US20170107995A1; SG10201607732RA; AU2016231594A1; ES2764114T3; CA2944035A1; RU2016138822A; CN106989028A

Abstract

uma bomba para conduzir um fluido altamente viscoso é proposta compreendendo um invólucro (2) com pelo menos uma primeira entrada (3) e uma saída (4) para o fluido, um impulsor (5) para conduzir o fluido da entrada (3) à saída (4), em que o impulsor (5) está disposto sobre um eixo giratório (6) para rotação ao redor de uma direção axial (a) e compreende uma cobertura frontal (7) voltada para a primeira entrada (3) da bomba, em que o invólucro (2) é fornecido com uma abertura do impulsor imóvel (8) para receber a cobertura frontal (7) do impulsor (5) e ter um diâmetro (d), em que a cobertura frontal (7) e a abertura do impulsor imóvel (8) formam uma fenda (9) tendo um comprimento (l) na direção axial (a), em que a razão do comprimento (l) da fenda (9) e do diâmetro (d) da abertura do impulsor (8) é no máximo 0,092.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "BOMBA PARA CONDUZIR UM FLUIDO ALTAMENTE VISCOSO".

[001] A invenção refere-se a uma bomba para conduzir um fluido altamente viscoso de acordo com o preâmbulo da reivindicação independente.

[002] As bombas para bombear fluidos altamente viscosos são utilizadas em muitas indústrias diferentes, por exemplo, na indústria de processamento de óleo e gás para conduzir fluidos de hidrocarboneto. Aqui, essas bombas são utilizadas para diferentes aplicações como extração de petróleo bruto do campo de óleo, transporte do óleo ou outros fluidos de hidrocarboneto através dos gasodutos ou dentro das refinarias. Mas também em outras indústrias, por exemplo, a indústria alimentar ou a indústria química há geralmente a necessidade de conduzir fluidos altamente viscosos.

[003] A viscosidade de um fluido é uma medição para o atrito interno gerado em um fluido corrente e uma propriedade característica do fluido. Dentro do quadro desse pedido o termo “viscosidade” ou “viscoso” é utilizado para desenhar a viscosidade cinemática do fluido e o termo “fluido altamente viscoso” deve ser entendido de modo que o fluido tenha uma viscosidade cinemática de pelo menos 10-4 m2/s, que é 100 centistokes (cSt).

[004] Para bombear fluidos altamente viscosos é conhecido utilizar bombas centrífugas. O bombeamento dos fluidos altamente viscosos com bombas centrífugas exige consideravelmente mais energia de bomba do que, por exemplo, bombear água. Quanto mais alta a viscosidade do fluido se torna, mais energia a bomba precisa para entregar o volume de bombeamento necessário. Especialmente na indústria de óleo e gás o foco principal - pelo menos no passado - foi no volume de bombeamento, ou seja, o fluxo gerado pela bomba, e na confiabilidade da bomba em vez da eficiência da bomba. Entretanto, ultima- mente um uso de bomba mais eficiente é procurado. Deseja-se ter a mais alta razão possível da energia, especialmente a energia hidráulica, administrada pela bomba à energia necessária para acionar a bomba. Esse desejo é principalmente baseado em uma consciência elevada de proteção ambiental e um responsável que lida com os recursos disponíveis bem como os custos elevados de energia.

[005] Para melhorar a eficiência de uma bomba para bombear fluidos altamente viscosos, é conhecido utilizar desenhos específicos de impulsor, especialmente impulsores com coeficientes principais altos. O coeficiente principal do impulsor pode ser elevado, por exemplo, pelo aumento do ângulo de saída da pá ou pelo número de pás ou pela largura da saída do impulsor. Em vez dessas medições há ainda uma necessidade de melhorar ainda mais a eficiência de uma bomba para bombear fluidos altamente viscosos.

[006] Assim, é um objetivo da invenção propor uma nova bomba para conduzir fluidos altamente viscosos que têm uma melhor eficiência, ou seja, uma razão elevada da energia entregue pela bomba ao bombear o fluido na energia que é fornecida à bomba para acionar a bomba [007] A matéria da invenção que satisfaz esse objetivo é caracterizada pelos recursos da reivindicação independente.

[008] Assim, de acordo com a invenção uma bomba para conduzir um fluido altamente viscoso é proposta, compreendendo um invólucro com pelo menos uma primeira entrada e uma saída para o fluido, um impulsor para conduzir o fluido da entrada à saída, em que o impulsor está disposto sobre um eixo giratório para rotação ao redor de uma direção axial e compreende uma cobertura frontal voltada para a primeira entrada da bomba, em que o invólucro é fornecido com uma abertura do impulsor imóvel para receber a cobertura frontal do impulsor e ter um diâmetro, em que a cobertura frontal e a abertura do im- pulsor imóvel formam uma fenda tendo um comprimento na direção axial, em que a razão do comprimento da fenda e o diâmetro da abertura do impulsor é no máximo 0,092.

[009] A invenção é em particular com base na constatação que a eficiência da bomba pode ser elevada ao bombear fluidos altamente viscosos por meio do desenho da fenda entre a cobertura frontal do impulsor e a abertura do impulsor imóvel consideravelmente mais curtas do que foi feito na técnica anterior.

[0010] A fenda que é às vezes também desenhada como o labirinto é necessária para vedar o lado de alta pressão do impulsor, mais particular o espaço lateral, contra a entrada da bomba. O impulsor está disposto na abertura do impulsor imóvel que é uma parte da bomba que é imóvel com relação ao invólucro e adaptada para receber o impulsor. No lado montado, o impulsor está localizado na dita abertura do impulsor de modo que haja a fenda ou o labirinto entre a superfície circunferencial externa da cobertura frontal do impulsor e a superfície circunferencial interna da abertura do impulsor imóvel. Essa fenda tem um comprimento na direção axial que fornece uma vedação entre o espaço lateral no lado de alta pressão do impulsor e a entrada da bomba, que é o lado de baixa pressão da bomba.

[0011] Durante a operação da bomba, um fluxo de retorno é gerado fluindo do lado de alta pressão do impulsor, que é para uma bomba de estágio único na região próxima à saída da bomba, através do espaço lateral e através da fenda entre a cobertura frontal e a abertura do impulsor imóvel de volta ao lado de baixa pressão do impulsor.

[0012] A fenda ou o labirinto, respectivamente, é desenhado como uma vedação de folga radial ou labirinto, ou seja, fornece uma folga com relação à direção radial. Assim, o fluxo principal através da fenda está na direção axial, ou seja, paralelo ao eixo. Isso tem que ser diferenciado de uma vedação de folga axial ou labirinto que se estende perpendicularmente ou obliquamente ao eixo, assim o fluxo principal através de uma vedação de folga axial está na direção radial ou oblique com relação à direção radial. Em uma vedação de folga axial, a folga na direção axial muda em um movimento relativo da parte imóvel e da parte giratória na direção axial, em que em uma vedação de folga radial a folga na direção radial muda em um movimento relativo da parte do imóvel e da parte giratória na direção radial.

[0013] Uma constatação essencial é que pelo curto comprimento axial da fenda (ou seja, o labirinto) proposto pela invenção, as perdas de energia pela fenda são decrescentes inter alia devido ao arrasto reduzido no espaço lateral. Por outro lado, pode-se esperar que o encurtamento da fenda resultaria em uma ação de vedação reduzida aumentando, assim, o fluxo de retorno na bomba. Entretanto, um aumento na vazão de retorno reduz a eficiência da bomba e, assim, viola uma eficiência melhorada. Assim, a constatação inesperada é que pelo encurtamento da fenda com relação à direção axial toda a eficiência da bomba aumenta apesar do risco de uma vazão de retorno melhorada.

[0014] De acordo com a invenção, o comprimento da fenda não deve exceder 0,092 vez o diâmetro da abertura do impulsor.

[0015] O comprimento da fenda ideal depende de vários fatores, por exemplo, a viscosidade do fluido. Assim, dependendo da aplicação específica pode ser preferido que a razão do comprimento da fenda e do diâmetro da abertura do impulsor seja no máximo 0,073 e preferivelmente no máximo 0,055.

[0016] Há ainda aplicações para as quais é vantajoso quando a razão do comprimento da fenda e do diâmetro da abertura do impulsor é no máximo 0,037 e preferivelmente no máximo 0,019.

[0017] Por razões práticas há ainda um limite inferior preferido para o comprimento da fenda. De acordo com o desenho preferido, a ra- zão do comprimento da fenda e do diâmetro da abertura do impulsor é pelo menos 0,0001.

[0018] A fim de gerar o efeito de vedação desejado pela fenda é preferido ter uma folga radial entre a cobertura frontal e a abertura do impulsor que é no máximo 0,0045 vez o diâmetro da abertura do impulsor. A folga radial é a extensão da fenda com relação à direção radial, ou seja, perpendicular à direção axial, e pode ser considerada como a largura da fenda. Essa folga radial é a distância mínima entre a superfície circunferencial externa da cobertura frontal do impulsor e a superfície circunferencial interna da abertura do impulsor imóvel ao longo da fenda.

[0019] As duas superfícies que delimitam a fenda podem ser desenhadas como superfícies niveladas.

[0020] De acordo com outra modalidade, a fenda compreende uma pluralidade de terras consecutivamente dispostas com relação à direção axial, em que duas terras adjacentes são respectivamente separadas por um sulco. Em tal modalidade as duas superfícies que delimitam a fenda não são uniformes. A parte da superfície circunferencial externa da frente do impulsor que delimita a fenda ou a parte da superfície circunferencial interna da abertura do impulsor imóvel que delimita a fenda pode ser fornecida com uma pluralidade de terras e sulcos entre elas. Em tal modalidade, o comprimento da fenda na direção axial é definido como a soma dos comprimentos de todas as terras individuais na direção axial. Os sulcos não contribuem com o comprimento geral da fenda na direção axial.

[0021] De acordo com uma modalidade preferida, a abertura de entrada imóvel compreende um anel de desgaste que delimita a fenda com relação à direção radial, o anel de desgaste sendo disposto imóvel com relação ao invólucro.

[0022] Suplementar ou como uma medida alternativa, é também possível que o impulsor compreenda um anel de desgaste que delimita a fenda com relação à direção radial, o anel de desgaste sendo disposto imóvel com relação ao impulsor.

[0023] A invenção é especialmente adequada para muitos tipos de bombas centrífugas. A bomba pode ser desenhada, por exemplo, como uma única bomba de sucção ou uma bomba de sucção dupla, como uma bomba de estágio único ou como uma bomba de estágios múltiplos. Quando a bomba é desenhada como uma bomba de sucção única, pode ter uma cobertura traseira no impulsor além da cobertura frontal. Em tal desenho é também possível que a cobertura traseira do impulsor forme uma fenda com uma parte sendo imóvel com relação ao invólucro. Essa fenda na cobertura traseira pode ser desenhada em uma forma analogamente igual como é explicado com relação à fenda na cobertura frontal do impulsor.

[0024] De acordo com uma modalidade preferida, a bomba é desenhada como uma bomba de sucção dupla, tendo uma segunda entrada para o fluido que é disposto opostamente à primeira entrada da bomba, em que o impulsor é desenhado como um impulsor de sucção dupla compreendendo palhetas para conduzir o fluido de ambas a primeira entrada e a segunda entrada à saída.

[0025] Para tal desenho como uma bomba de sucção dupla é preferido, que o impulsor compreenda uma segunda cobertura frontal voltada à segunda entrada da bomba, em que o invólucro é fornecido com uma segunda abertura do impulsor imóvel para receber a segunda cobertura frontal do impulsor e tendo um diâmetro, em que a segunda cobertura frontal e a segunda abertura do impulsor imóvel formam uma segunda fenda tendo um comprimento na direção axial e em que a razão do comprimento da segunda fenda e o diâmetro da segunda abertura do impulsor é no máximo 0,092.

[0026] Dependendo da aplicação específica, pode ser preferido que também a razão do comprimento da segunda fenda e do diâmetro da segunda abertura do impulsor seja no máximo 0,073 e preferivelmente no máximo 0,055.

[0027] Há ainda aplicações nas quais é vantajoso quando a razão do comprimento da segunda fenda e do diâmetro da segunda abertura do impulsor é no máximo 0,037 e preferivelmente no máximo 0,019.

[0028] Ainda para a segunda fenda é vantajoso, quando há uma folga radial entre a segunda cobertura frontal e a segunda abertura do impulsor que é no máximo 0,0045 vez o diâmetro da segunda abertura do impulsor.

[0029] É uma medição especialmente preferida quando a fenda e a segunda fenda são desenhadas essencialmente de uma forma idêntica.

[0030] De acordo com uma aplicação essencial, a bomba é desenhada para o uso na indústria de óleo e gás.

[0031] Outras medições e modalidades vantajosas da invenção se tornarão evidentes a partir das reivindicações dependentes.

[0032] A invenção será explicada em mais detalhes a seguir com referência aos desenhos. É mostrado em uma representação esque-mática: [0033] Figura 1: uma vista transversal de uma modalidade de uma bomba de acordo com a invenção, [0034] Figura 2: uma representação ampliada de detalhes I na figura 1, [0035] Figura 3: um rascunho da cobertura frontal e um anel de desgaste como parte da abertura do impulsor imóvel, [0036] Figura 4: como a figura 3, mas para uma variante da modalidade, [0037] Figura 5: uma segunda variante para o desenho da fenda entre a cobertura frontal e a abertura do impulsor imóvel, e [0038] Figura 6: uma ilustração de uma comparação de uma bomba de acordo com a invenção com as bombas da técnica anterior.

[0039] A figura 1 mostra uma vista em corte transversal de uma modalidade de uma bomba de acordo com a invenção que é desenhada em sua entidade com o numeral de referência 1. A figura 2 mostra uma representação ampliada de detalhes I na Figura 1. A bomba 1 é desenhada para conduzir um fluido altamente viscoso, enquanto que o termo “altamente viscoso” tem o significado que a viscosidade cinemá-tica do fluido é pelo menos 10-4 m2/s, que é 100 centistokes (cSt).

[0040] Nessa modalidade, a bomba 1 é desenhada como uma bomba centrífuga de um único estágio de sucção dupla. Esse desenho é uma modalidade preferida que é na prática útil para muitas aplicações. Certamente, a invenção não é restrita a esse desenho. Uma bomba de acordo com a invenção pode ainda ser desenhada como uma bomba centrífuga de sucção única ou como uma bomba centrífuga de estágios múltiplos ou como qualquer outro tipo de bomba centrífuga. Com base na descrição da modalidade mostrada na figura 1 e na figura 2 não é um problema para o versado na técnica construir uma bomba de acordo com a invenção, que é desenhada como outro tipo de bomba, especialmente bomba centrífuga, por exemplo, uma bomba de sucção única.

[0041] A bomba de sucção dupla 1 compreende um invólucro 2 com uma primeira entrada 3, uma segunda entrada 3’ e uma saída 4 para o fluido ser bombeado. O fluido pode ser, por exemplo, petróleo bruto, óleo ou qualquer outro fluido de hidrocarboneto sendo altamente viscoso. A bomba 1 tem um impulsor 5 com uma pluralidade de palhetas 51 para conduzir o fluido da primeira entrada 3 e da segunda entrada 3’ à saída 4. O impulsor 5 está disposto sobre um eixo giratório 6 para rotação ao redor de uma direção axial A. A direção axial A é definida pelo eixo do eixo 6 ao redor do qual o impulsor 5 gira durante a operação. O eixo 6 é girado por uma unidade de acionamento (não mostrada). A direção perpendicular à direção axial A é referida como a direção radial.

[0042] A primeira entrada 3 e a segunda entrada 3’ são dispostas opostamente entre si com relação à direção axial A. Assim, de acordo com a representação na figura 1, o fluido está fluindo ambos do lado esquerdo e do lado direito na direção axial A ao impulsor 5, enquanto que o fluido da primeira entrada 3 está fluindo na direção oposta ao impulsor 5 como o fluido da segunda entrada 3’. O impulsor 5 conduz ambos o fluido que chega da primeira entrada 3 e o fluido que chega da segunda entrada 3’ à direção radial à saída 4 da bomba.

[0043] O impulsor 5 compreende uma cobertura frontal 7 que cobre as palhetas 51 e voltada para a primeira entrada 3 da bomba 1. Visto que nessa modalidade o impulsor 5 é desenhado como um im-pulsor de sucção dupla 5 ele compreende uma segunda cobertura frontal 7’ voltada para a segunda entrada 3’ e cobrindo as palhetas 51 no lado do impulsor 5 que volta-se à segunda entrada 3’.

[0044] O invólucro 2 é fornecido com uma abertura do impulsor imóvel 8 para receber a cobertura frontal 7 do impulsor 5. A abertura do impulsor imóvel 8 é imóvel com relação ao invólucro 2 da bomba 1 e tem um corte transversal circular com um diâmetro D, enquanto que o diâmetro D desenha o menor diâmetro dessa parte da abertura do impulsor imóvel 8 que recebe a cobertura frontal 7.

[0045] Em uma forma análoga, o invólucro 2 compreende uma segunda abertura do impulsor imóvel 8’ para receber a segunda cobertura frontal 7’ do impulsor 5.

[0046] No estado montado, o impulsor 5 está disposto coaxialmen-te dentro da abertura do impulsor imóvel 8 de modo que a superfície circunferencial externa da cobertura frontal 7 volte-se à superfície cir-cunferencial interna da abertura do impulsor imóvel 8. Assim, a cober- tura frontal 7 e a abertura do impulsor imóvel 8 formam uma fenda 9 (veja ainda a figura 3) entre a cobertura frontal 7 e a abertura do impulsor imóvel 8. A fenda 9 é ainda denominada labirinto. Ela tem uma forma essencialmente anular e fornece ação de vedação como será explicado a seguir. A fenda 9 tem um comprimento L que é a extensão da fenda 9 na direção axial A. A fenda 9 estende-se paralela ao eixo 6 ou paralela à direção axial A, respectivamente. Assim, o fluxo de retorno está fluindo através da fenda 9 paralela ao eixo 6 e na direção oposta como o fluido fluindo através da respectiva entrada 3. Assim, visto na direção de fluxo principal do fluido que entra através da respectiva entrada 3 a posição inicial da fenda 9, ou seja, a abertura pela qual o fluido entra na fenda 9, está disposta atrás da posição final da fenda 9, ou seja, a abertura através da qual o fluido sai da fenda 9.

[0047] Em uma forma análoga, uma segunda fenda 9’ é formada entre a segunda cobertura frontal 7’ e a segunda abertura do impulsor imóvel 8’. A segunda fenda 9’ tem um comprimento L’ na direção axial A e a segunda abertura do impulsor imóvel 8’ tem um diâmetro D’. A fenda 9’ estende-se ao eixo 6 ou paralela à direção axial A, respectivamente. Preferivelmente, mas não necessariamente, o comprimento L’ é igual ao comprimento L e o diâmetro D’ é igual ao diâmetro D. Visto que o desenho e a disposição da segunda fenda 9’ podem ser idênticos como a fenda 9, a seguinte descrição apenas referirá à fenda 9. Deve ser entendido que essa descrição se aplica em uma forma analogamente igual ainda para a segunda fenda 9’.

[0048] A fenda 9 ou o labirinto 9 veda um espaço lateral 10 localizado no lado de alta pressão do impulsor 5 contra o lado de baixa pressão do impulsor 5 que está localizado na entrada 3. O espaço lateral 10 está localizado no lado de alta pressão do impulsor 5 próximo à saída 4 da bomba 1 e delimitada pela cobertura frontal 7 do impulsor 5 bem como pelo invólucro 2 da bomba 1. Durante a operação da bomba 1, um fluxo de retorno é gerado da região da saída 4 através do espaço lateral 10. O fluxo de retorno passa pela fenda ou pelo labirinto 9 fluindo essencialmente na direção axial A, ou seja, paralelo ao eixo 6 e atinge o lado de baixa pressão do impulsor 5 próximo à primeira entrada 3. É óbvio que o fluxo de retorno reduz a eficiência da bomba 1.

[0049] Assim, é uma das funções da fenda 9 fornecer alguma ação de vedação para limitar o fluxo de retorno. Essa é a razão pela qual a fenda 9 é também denominada labirinto.

[0050] É a ideia básica da presente invenção encurtar os comprimentos L (veja a figura 2 e a figura 3) da fenda 9 na direção axial A conforme comparado com as soluções conhecidas da técnica anterior. Embora pudesse esperar que um encurtamento do comprimento L resultaria em um fluxo de retorno elevado que, por sua vez, reduz a eficiência da bomba, foi percebido que por encurtamento o comprimento L da fenda 9 de toda a eficiência geral da bomba 1 pode ser elevado.

[0051] Com referência à figura 2 e à figura 3, o desenho da fenda 9 agora será explicado em mais detalhes. Na modalidade de acordo com a figura 1, a abertura de entrada imóvel 8 compreende um anel de desgaste 11 que delimita a fenda 9 com relação à direção radial. O anel de desgaste 11 volta-se à superfície circunferencial externa da cobertura frontal 7 que é inserido na abertura de entrada imóvel 8. O anel de desgaste 11 é fixamente montado no invólucro 2, assim, o anel de desgaste 11 é imóvel com relação ao invólucro 2.

[0052] A figura 3 mostra um rascunho da cobertura frontal 7 e do anel de desgaste 11 como parte da abertura do impulsor imóvel 8 para entender mais claramente as dimensões da fenda 9.

[0053] De acordo com a invenção, o comprimento L da fenda 9 é desenhado de modo que a razão do comprimento L e o diâmetro D da abertura do impulsor 8 seja no máximo 0,092, ou seja, L/D < 0,092.

Como já dito, o diâmetro D desenha o menor diâmetro da abertura do impulsor imóvel 8, ou seja, o diâmetro nessa localização onde estavam o anel de desgaste 11 mais próximo à superfície circunferencial externa da cobertura frontal 7. O comprimento L da fenda 9 é a extensão na direção axial A dessa região onde a abertura do impulsor imóvel 8 e a cobertura frontal 7 se aproximam.

[0054] Na disposição mostrada na figura 3, o anel de desgaste 11 é desenhado com uma protrusão 111 na direção radial. Consequentemente, o comprimento L da fenda 9 é igual à extensão da protrusão 111 na direção axial 9.

[0055] O segundo parâmetro que define a geometria da fenda 9 é a folga radial R entre a cobertura frontal 7 e a abertura do impulsor imóvel 8 ou o anel de desgaste 11, respectivamente, ao longo da extensão axial da fenda 9. A folga radial R desenha a folga radial mínima ao longo da fenda 9.

[0056] Na prática, foi comprovado como vantajoso, quando a folga radial R não excede 0,0045 vez o diâmetro D da abertura de entrada imóvel 8, ou seja, preferivelmente a condição R/D < 0,0045 é cumprida.

[0057] O ótimo comprimento L da fenda 9 depende da respectiva aplicação. Há vários fatores que influenciam uma escolha apropriada do comprimento L da fenda 9, por exemplo, a viscosidade cinemática do fluido específico a ser bombeado, o aumento de pressão gerado pela bomba, o fluxo através da bomba ou outros parâmetros operacionais da bomba 1.

[0058] Para um dado conjunto de parâmetros operacionais da bomba 1, os comprimentos L da fenda 9 deveriam ser preferivelmente reduzidos com a viscosidade do fluido crescente a ser bombeada.

[0059] Na prática e dependendo da aplicação, pode ser preferido que a razão L/D não exceda 0,073 ou mais preferido não exceda 0,055, ou ainda mais preferido não exceda 0,037 ou especificamente preferido não exceda 0,019.

[0060] De acordo com as modalidades preferidas da bomba 1, a razão mínima L/D é 0,0001, ou seja, o comprimento L da fenda 9 é preferivelmente pelo menos 0,0001 vez o diâmetro da abertura do im-pulsor imóvel 8 ou o anel de desgaste 11, respectivamente.

[0061] A figura 4 mostra em uma representação similar à figura 3 uma variante da modalidade da bomba 1. De acordo com essa variante, o impulsor 5 e mais particular a cobertura frontal 7 do impulsor 5 compreende um anel de desgaste 11’ que delimita a fenda 9 com relação à direção radial. O anel de desgaste 11’ é fixamente conectado ao impulsor 5 e giratório com o impulsor 5. Nessa variante, a abertura do impulsor imóvel 8 pode compreender um anel de desgaste 11, também, mas pode ainda ser desenhado sem um anel de desgaste.

[0062] A figura 5 ilustra uma segunda variante para o desenho da fenda 9 entre a cobertura frontal 7 e a abertura do impulsor imóvel 8. De acordo com a segunda variante, a abertura do impulsor imóvel 8 ou do anel de desgaste 11, respectivamente, ou como uma alternativa (não mostrada) a cobertura frontal 7 é desenhada de modo que a fenda 9 compreende uma pluralidade de terras 12 consecutivamente dispostas com relação à direção axial A, em que duas terras adjacentes 12 são respectivamente separadas por um sulco 13. Em tal desenho, o comprimento total L da fenda 9 é a soma dos comprimentos individuais L1, L2, L3, L4, L5 de todas as terras 12 na direção axial. A extensão dos sulcos não contribui para os comprimentos totais L da fenda 9, ou seja, L=L1+L2+L3+L4+L5. Deve ser entendido que o número de terras e sulcos bem como seu desenho geométrico mostrado na figura 5 tem apenas caráter exemplar.

[0063] A bomba 1 de acordo com a invenção tem uma melhor eficiência da bomba conforme comparado às bombas conhecidas do es- tado da técnica. A eficiência da bomba desenha a razão da energia entregue pela bomba e pela energia inserida na bomba, ou seja, a energia que é utilizada para acionar a bomba. A energia entregue pela bomba é geralmente a energia hidráulica gerada pela bomba 1.

[0064] A figura 6 ilustra a comparação de uma bomba de acordo com a invenção com as bombas da técnica anterior. O gráfico mostra a eficiência da bomba P como uma função da viscosidade V do fluido conduzido pela bomba. Para a finalidade de um melhor entendimento o gráfico é padronizado de modo que a eficiência da bomba P das bombas da técnica anterior se iguale ao eixo da viscosidade horizontal V, ou seja, a eficiência da bomba P para a bomba de acordo com a técnica anterior fica sempre no eixo V para cada viscosidade. Assim, o gráfico mostra diretamente o aumento da eficiência da bomba da bomba 1 de acordo com a invenção conforme comparado a uma bomba da técnica anterior. A eficiência da bomba da bomba de acordo com a invenção é representada pela curva K. Como pode ser claramente visto, desde que a viscosidade do fluido seja maior do que um valor específico V1, a bomba 1 de acordo com a invenção tem uma eficiência da bomba elevada comparada à bomba da técnica anterior. O ganho de eficiência está aumentando com a viscosidade do fluido. O valor específico V1 da viscosidade onde a bomba 1 de acordo com a invenção se torna mais eficiente do que a bomba da técnica anterior é geralmente menor que o valor de 10-4 m2/s. Assim, para um fluido altamente viscoso a bomba 1 de acordo com a invenção tem uma eficiência mais alta da bomba do que a bomba da técnica anterior.

[0065] Embora a referência específica tenha sido feita para a finalidade de explicação a uma modalidade, onde a bomba 1 é desenhada como uma bomba centrífuga de um único estágio de sucção dupla, a invenção não é de nenhuma forma restrita a essas modalidades. A bomba de acordo com a invenção pode ainda ser desenhada como qualquer outro tipo de bomba centrífuga, por exemplo, como uma bomba de sucção única ou como uma bomba estágios múltiplos. Em particular, a invenção é aplicável a ambas as bombas centrífugas com um impulsor fechado, ou seja, um impulsor tendo uma cobertura frontal e uma cobertura traseira, e às bombas centrífugas com um impulsor semiaberto, ou seja, tendo uma cobertura traseira, mas nenhuma cobertura frontal. Nesses desenhos onde o impulsor tem uma cobertura traseira ou uma cobertura traseira apenas, o desenho da fenda 9 de acordo com a invenção pode ser utilizado para a cobertura traseira em uma forma analogamente igual como aqui descrito com referência à cobertura frontal.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Bomba para conduzir um fluido altamente viscoso compreendendo um invólucro (2) com pelo menos uma primeira entrada (3) e uma saída (4) para o fluido, um impulsor (5) para conduzir o fluido a partir da entrada (3) à saída (4), em que o impulsor (5) está disposto em um eixo giratório (6) para rotação ao redor de uma direção axial (A) e compreende uma cobertura frontal (7) voltada à primeira entrada (3) da bomba, em que o invólucro (2) é fornecido com uma abertura do impulsor imóvel (8) para receber a cobertura frontal (7) do impulsor (5) e ter um diâmetro (D), em que a cobertura frontal (7) e a abertura do impulsor imóvel (8) formam uma fenda (9) tendo um comprimento (L) na direção axial (A), caracterizada pelo fato de que a razão do comprimento (L) da fenda (9) e do diâmetro (D) da abertura do impulsor (8) é no máximo 0,092.

2. Bomba, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a razão do comprimento (L) da fenda (9) e do diâmetro (D) da abertura do impulsor (8) é no máximo 0,073 e preferivelmente no máximo 0,055.

3. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a razão do comprimento (L) da fenda (9) e do diâmetro (D) da abertura do impulsor (8) é no máximo 0,037 e preferivelmente no máximo 0,019.

4. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a razão do comprimento (L) da fenda (9) e do diâmetro (D) da abertura do impulsor (8) é pelo menos 0,0001.

5. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de ter uma folga radial (R) entre a cobertura frontal (7) e a abertura do impulsor (8) que é no máximo 0,0045 vez o diâmetro (D) da abertura do impulsor (8).

6. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a fenda (9) compreende uma pluralidade de terras (12) consecutivamente dispostas com relação à direção axial (A) e em que duas terras adjacentes (12) são respectivamente separadas por um sulco (13).

7. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a abertura de entrada imóvel (8) compreende um anel de desgaste (11) que delimita a fenda (9) com relação à direção radial, o anel de desgaste (11) sendo disposto imóvel com relação ao invólucro (2).

8. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o impulsor (5) compreende um anel de desgaste (11’) que delimita a fenda (9) com relação à direção radial, o anel de desgaste (11’) sendo disposto imóvel com relação ao impulsor (5).

9. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, sendo desenhada como uma bomba de sucção dupla, tendo uma segunda entrada (3’) para o fluido sendo disposto opostamen-te à primeira entrada (3) da bomba, caracterizada pelo fato de que o impulsor (5) é desenhado como um impulsor de sucção dupla (5) compreendendo palhetas (51) para conduzir o fluido de ambas a primeira entrada (3) e a segunda entrada (3’) à saída (4).

10. Bomba, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o impulsor (5) compreende uma segunda cobertura frontal (7’) voltada à segunda entrada (3’) da bomba, em que o invólucro (2) é fornecido com uma segunda abertura do impulsor imóvel (8) para receber a segunda cobertura frontal (7’) do impulsor e ter um diâmetro (D’), em que a segunda cobertura frontal (7’) e a segunda abertura do impulsor imóvel (8’) formam uma segunda fenda (9’) tendo um comprimento (L’) na direção axial (A) e em que a razão do comprimen- to (L’) da segunda fenda (9’) e do diâmetro (D’) da segunda abertura do impulsor (8’) é no máximo 0,092.

11. Bomba, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizada pelo fato de que a razão do comprimento (L’) da segunda fenda (9’) e do diâmetro da segunda abertura do impulsor (8’) é no máximo 0,073 e preferivelmente no máximo 0,055.

12. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizada pelo fato de que a razão do comprimento (L’) da segunda fenda (9’) e do diâmetro (D’) da segunda abertura do impulsor (8’) é no máximo 0,037 e preferivelmente no máximo 0,019.

13. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizada pelo fato de que tem uma folga radial entre a segunda cobertura frontal (7’) e a segunda abertura do impulsor (8’) que é no máximo 0,0045 vez o diâmetro (D’) da segunda abertura do impulsor (8).

14. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizada pelo fato de que a fenda (9) e a segunda fenda (9’) são desenhadas essencialmente em uma forma idêntica.

15. Bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que é desenhada para o uso na indústria de óleo e gás.