ES2219080T3 - Mejoras relativas en las bombas de espuma. - Google Patents

Abstract

Un rotor de paletas de una bomba (10) adecuado para su utilización en una bomba centrífuga (50), para bombear espuma o fluidos viscosos, incluyendo la bomba una cámara de bombeo (54) y una entrada de bomba (56), cuando el rotor de paletas está instalado en la cámara de bombeo de espuma que se monta para rotar alrededor de un eje de rotación (X- X) e incluyendo una parte de cuerpo principal (12), que incluye una pluralidad de cuchillas o paletas de bombeo primarias (16), teniendo cada una un borde frontal libre (17, caracterizado porque una o más de las cuchillas o paletas de bombeo primarias tienen asociadas a las mismas una cuchilla o paleta de inducción del flujo (20), las cuales están fijadas o son integrales con el borde frontal libre, y extendiéndose más allá del borde frontal libre de la cuchilla o paleta de bombeado primaria, generalmente en la dirección del eje de rotación, en que cada cuchilla o paleta de inducción del flujo tiene una cara (21) que es generalmente de una configuración parcialmente en espiral, y que cuando se encuentra en la posición instalada se proyecta dentro de la entrada de la bomba, a fin de formar un cucharón para inducir el flujo.

Description

Mejoras relativas en las bombas de espuma.

Esta invención está relacionada en general con aparatos para bombear fluidos y más particularmente con un rotor de paletas para una bomba que sea el adecuado para bombear fluidos espumosos, tal como el concentrado de flotación. Un ejemplo de dicho fluido espumoso puede incluir típicamente una mezcla de agua, aire, y partículas minerales que pueden ser generadas por la flotación de minerales en plantas de procesamiento en la minería. Se observará a partir de la siguiente descripción, no obstante, que la invención podría ser adecuada para su utilización en otras aplicaciones. Por ejemplo, la bomba puede ser adecuada para utilizar lodos viscosos.

Las plantas de procesamiento de minerales utilizan frecuentemente un proceso conocido como flotación para separar el mineral deseado de las rocas de desecho. Esto se consigue en un depósito o célula de flotación, en el cual se deposita el lodo, añadiéndose burbujas de aire y reactivos. El depósito se agita entonces y la espuma resultante que se eleva hasta la parte superior de la célula de flotación tiene partículas finas del mineral deseado que se adhiere a las burbujas de la espuma. La recogida de la espuma proporciona entonces unos medios de recolección del mineral requerido extraído mediante dicho proceso.

La espuma del proceso de flotación contiene el mineral requerido y que normalmente tiene que ser bombeado a la siguiente etapa de procesamiento. Los diferentes tipos de espuma que se producen dependen en gran parte de los tamaños de las partículas que flotan, del tipo y cantidad de reactivos y de la cantidad y tamaño de las burbujas de aire. El proceso de la espuma es continuo pero en la actualidad no existe un equipo comercial que pueda reducir el contenido de aire de la espuma, y no siendo práctico dejarlo que escape hasta que el aire se separa de por sí antes de bombear la espuma.

Para conseguir unos excelentes resultados de recuperación, se precisa que el mineral sea triturado hasta dimensiones muy finas (en algunos casos inferiores a 10 micras). Así mismo, para conseguir una excelente recuperación del mineral, los reactivos utilizados necesitan estar controlados, pero con mucha frecuencia esto en combinación con la cantidad de burbujas necesarias para hacer eficiente el proceso, da lugar a una espuma muy estable y tenaz. Estas espumas tenaces al dejarlas en un contenedor necesitarían típicamente de 12 a 24 horas para reducirse a un estado solo de agua y sólidos, es decir, las burbujas serían extremadamente lentas para su dispersión.

Las bombas para el uso en el bombeado en la actualidad tienen la forma de bombas dispuestas en forma vertical y/o horizontal. Las bombas verticales están configuradas de forma que la entrada de la bomba se encuentra generalmente en forma vertical, y las bombas horizontales están configuradas con la entrada de la bomba dispuesta generalmente en forma horizontal. Las bombas de espuma verticales han demostrado que bombean la espuma muy tenazmente pero con frecuencia son muy grandes físicamente, y realmente tienen que considerarse en el diseño inicial de una planta de minerales. Las bombas horizontales por el contrario han estado utilizándose para el bombeo de espumas, pero no tienen éxito siempre con las espumas tenaces. Las bombas horizontales han sido tradicionalmente sobredimensionadas deliberadamente en las aplicaciones de espumas. Una bomba más grande significa que puede ser ineficiente con el flujo bajo resultante, y con una captación alta de aire debido a la espuma en una bomba grande. Los fallos mecánicos pueden llegar a ser un problema con un bombeado inestable. La espuma está llena de aire, pero los tamaños muy pequeños de las burbujas tienen menos efecto que la misma cantidad de aire en la forma de grandes burbujas. No obstante, existe un punto en el que la tolerancia de las bombas a la espuma caerá debido a los efectos del aire. La tolerancia al aire de una bomba está relacionada también con la característica de la succión positiva neta (NPSH); es decir, cuanto menor sea la presión neta disponible en la entrada a la bomba, más probable será que el rendimiento quede afectado.

La patente de los EE.UU. número 3644056 expone una bomba centrífuga que incluye una cámara de bombeo y una entrada de la bomba, y un rotor de paletas montado para rotar dentro de la cámara de bombeo alrededor de un eje de rotación, que incluye una parte del cuerpo principal, la cual incluye una pluralidad de cuchillas o paletas de bombeo primarias, teniendo cada una un borde frontal libre. Cada paleta del rotor se extiende con un "pequeño diámetro" para generar un borde frontal más axial y una entrada para la paleta del rotor con vistas a poder modificar la característica del rendimiento de la bomba, y mejorando el rendimiento de la cavitación de la bomba.

Es un objeto de la presente invención proporcionar un rotor de paletas mejorado, el cual es adecuado para su utilización en bombas de espuma y que mejore el rendimiento de las mismas.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un rotor de paletas según la reivindicación 1.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona una bomba centrífuga según la reivindicación 8.

La configuración es tal que cuando se encuentra instalada en posición la bomba, la parte del cuerpo principal del rotor de paletas está dispuesta dentro de la cámara de bombeo, y en que la cuchilla que induce el flujo se extiende dentro de la entrada de la bomba. El rotor de paletas está montado para su rotación alrededor de un eje de rotación central, y la entrada de la bomba está dispuesta en la zona del eje de rotación. El fluido se bombea entonces por las paletas de bombeo, y sale desde las mismas en la periferia del rotor de paletas. La configuración es tal que el flujo de fluido dentro de la cámara de bombeo tiene componentes combinados del flujo de tipo axial y radial.

En una forma, la parte del cuerpo principal del rotor de paletas incluye un carenado en un lado de las cuchillas de bombeo primarias, estando situado el carenado distante de la entrada de la bomba al instalarse en posición. En esta realización en particular, las cuchillas de bombeo se extienden desde el carenado y tiene un borde libre que es adyacente al lado de la entrada de la bomba de la cámara de bombeo al instalarse en posición. Preferiblemente, cada cuchilla de inducción al flujo está fijada a un borde libre de una o más cuchillas de bombeo, y que al instalarse se extienden hacia la entrada.

Preferiblemente, cada cuchilla de bombeo tiene una cuchilla de inducción al flujo asociada con la misma.

En otra forma de la invención, el cuerpo principal incluye dos carenados separados entre sí, con las cuchillas de bombeo entre los mismos. En esta realización, cada cuchilla de inducción al flujo se extiende desde el carenado adyacente al lado de la entrada de la bomba de la cámara de bombeo y se extiende al interior de la entrada.

Preferiblemente, cada cuchilla de inducción al flujo tiene un borde que está fijado o es integral con una sección del borde libre de una chilla de bombeo, y extendiéndose hacia fuera con una cara que se extiende en una sección parcialmente en espiral.

La forma de las cuchillas de inducción al flujo y su posición al instalarse en posición, proporciona una rotación adicional de la espuma antes de que entre en la bomba, y al mismo tiempo proporciona una entrada mejor y más suave hacia el conducto de paso del rotor de paletas principal para la espuma. El efecto de las cuchillas que inducen el flujo, hace disminuir también la exigencia del limite positivo neto que se precisa para que la bomba funcione correctamente por ejemplo con espumas tenaces.

Las espumas tenaces tienen generalmente un alto contenido de aire, de forma que es difícil ejercer ningún tipo de fuerza o presión en la espuma, ya que las fuerzas no se transmiten a través del conjunto de la espuma. En consecuencia, la espuma no entrará fácilmente en la entrada de la bomba o del rotor de paletas de la bomba. Conforme el rotor de paletas de la bomba añade energía al fluido o a la espuma que está bombeando, puede observarse que es un requisito necesario permitir que la espuma entre en el rotor de paletas mediante los medios más fáciles posibles. La presente invención así como también la reducción de los requisitos de la NPSH de entrada, permite que las cuchillas o paletas se extiendan dentro de la admisión de la bomba y que proporcionen una entrada mejorada mucho mayor al rotor de paletas; es decir, menos restricción y pérdidas en la entrada del rotor de paletas. Cuando el rotor de paletas está girando, las paletas "despegan" o "recogen" la espuma tenaz. Mediante esta acción, la espuma es traccionada más fácilmente dentro del rotor de paletas para el bombeado.

La invención podría aplicarse normalmente a cualquier diseño de bomba existente, pero en particular es adecuada para las bombas horizontales de lodo y bombas de lodo con una entrada que sea mayor de lo requerido normalmente. Podría ser aplicada también más fácilmente a los rotores de paletas abiertos. Es decir, los rotores de paletas que no tienen un carenado frontal, no obstante, tal como se han descrito, no existiendo nada que impida que la invención sea aplicada a las bombas estándar o a los rotores de paletas cerrados.

Adicionalmente, el rotor de paletas de la invención podría ser adecuado para su utilización para bombear cualquier lodo o fluido difícil, tal como los lodos viscosos de alta densidad, no estando limitada específicamente para el bombeado de espumas.

Se describirán a continuación las realizaciones preferidas de la invención, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es una vista en perspectiva esquemática de una realización del rotor de paletas de acuerdo con la presente invención;

la figura 2 es una vista esquemática en perspectiva del rotor de paletas de la bomba y de la sección de entrada de la bomba;

la figura 3 es un vista en alzado lateral esquemático que muestra el rotor de paletas de las figuras 1 y 2 instalado dentro de una cámara de bombeo; y

la figura 4 es una vista en alzado frontal del rotor de paletas de la bomba que se muestra en las figuras 1 a 3.

Con referencia primeramente a la figura 3, se muestra en un alzado lateral en sección parcial una parte de una bomba centrífuga indicada generalmente en 50, que incluye una carcasa de la bomba 51, que puede tener o no un revestimiento interior, una cámara de bombeo 54 y una entrada de la bomba 56. Existe además un rotor de paletas 10 que está montado dentro de la cámara de bombeo 54 para su rotación alrededor del eje de giro X-X.

En la realización mostrada, el rotor de paletas 10 incluye una parte de cuerpo principal 12 que tiene un carenado trasero 14 que tiene las cuchillas expulsoras 18 sobre la cara posterior y una serie de cuchillas de bombeo 16 que sobresalen desde la misma hacia la entrada de la bomba 56. El rotor de paletas 10 incluye una pluralidad de cuchillas inductoras del flujo 20, sobresaliendo cada una desde una cuchilla de bombeo respectiva 16 en la entrada de la bomba 56. Tal como se muestra en la figura 2, el material entra en el rotor de paletas en la dirección de la flecha D y saliendo en la dirección de la flecha E.

Tal como se muestra en la figura 3 cuando el rotor de paletas 10 está instalado en la bomba 50, la parte del cuerpo principal 12 del rotor de paletas está dispuesto dentro de la cámara de bombeo 54 y las cuchillas inductoras del flujo 20 se extienden dentro de la entrada de la bomba 56. La entrada de la bomba 56 está dispuesta en la zona del eje de rotación X-X y configurada de forma que el flujo entrante penetre en la cámara de bombeo con las componentes de flujo tanto axial como radial. El fluido es entonces bombeado por las paletas de bombeo y sale de los mismo en la periferia del rotor de paletas.

Las cuchillas de bombeo 16 son de forma convencional y tienen un extremo libre 17 con las cuchillas de inducción del flujo 20 que sobresalen desde una parte de las mismas. Cada cuchilla de inducción del flujo 20 incluye una cara 21 que se extiende desde las cuchillas de bombeado de una forma generalmente espiral en parte. Cada cuchilla de inducción del flujo 20 está fijada o forma parte integral con el borde lateral libre 17 de una cuchilla de bombeado respectiva 16. Tal como se muestra, existen cuatro cuchillas de bombeado y cuatro cuchillas asociadas de inducción del flujo.

Claims (10)

1. Un rotor de paletas de una bomba (10) adecuado para su utilización en una bomba centrífuga (50), para bombear espuma o fluidos viscosos, incluyendo la bomba una cámara de bombeo (54) y una entrada de bomba (56), cuando el rotor de paletas está instalado en la cámara de bombeo de espuma que se monta para rotar alrededor de un eje de rotación (X-X) e incluyendo una parte de cuerpo principal (12), que incluye una pluralidad de cuchillas o paletas de bombeo primarias (16), teniendo cada una un borde frontal libre (17, caracterizado porque una o más de las cuchillas o paletas de bombeo primarias tienen asociadas a las mismas una cuchilla o paleta de inducción del flujo (20), las cuales están fijadas o son integrales con el borde frontal libre, y extendiéndose más allá del borde frontal libre de la cuchilla o paleta de bombeado primaria, generalmente en la dirección del eje de rotación, en que cada cuchilla o paleta de inducción del flujo tiene una cara (21) que es generalmente de una configuración parcialmente en espiral, y que cuando se encuentra en la posición instalada se proyecta dentro de la entrada de la bomba, a fin de formar un cucharón para inducir el flujo.

2. Un rotor de paletas de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la parte del cuerpo principal del rotor de paletas incluye un carenado (14) en un lado de las cuchillas o paletas de bombeado primarias, siendo el carenado distante de la entrada de la bomba cuando se encuentra instalada en posición.

3. Un rotor de paletas según la reivindicación 2, en el que las cuchillas o paletas de bombeado sobresalen del carenado, siendo el borde frontal libre de cada una adyacente al lado de entrada de la bomba de la cámara de bombeo cuando se encuentra en la posición de instalación.

4. Un rotor de paletas según la reivindicación 1, en el que cada cuchilla o paleta de bombeado tiene una mencionada cuchilla o paleta de inducción del flujo asociada con la misma.

5. Un rotor de paletas según la reivindicación 1, en el que la parte del cuerpo principal incluye dos carenados separados entre sí con las cuchillas o paletas de bombeado entre los mismos.

6. Un rotor de paletas según la reivindicación 5, en el que cada cuchilla o paleta de inducción del flujo se proyecta desde el carenado adyacente al lado de entrada de la bomba de la cámara de bombeado, y extendiéndose dentro de la entrada de la bomba.

7. Un rotor de paletas según cualquier reivindicación anterior, en el que cada cuchilla o paleta de inducción del flujo tiene un borde que está fijado o es parte integral con una sección del borde frontal libre de una cuchilla o paleta de bombeado.

8. Una bomba centrífuga (50) para bombear la espuma o los fluidos viscosos que incluye un rotor de paletas (10) según la reivindicación 1, una cámara de bombeado (54) y una entrada de la bomba (56), estando montado el mencionado rotor de paletas para la rotación dentro de la cámara de bombeo alrededor de un eje de rotación (X-X).

9. Una bomba de acuerdo con la reivindicación 8, en la que el rotor de paletas incluye un carenado (14) en un lado de las cuchillas o paletas de bombeo primario, siendo el carenado distante de la entrada de la bomba cuando se encuentra en posición de instalación, en la que las cuchillas o paletas de bombeado se proyectan desde el carenado, siendo el borde frontal libre adyacente al lado de la entrada de la bomba de la cámara de bombeo, en la que cada cuchilla o paleta de inducción del flujo está fijada o es parte integral con el borde libre de una o más de las cuchillas de bombeado, y sobresaliendo dentro de la entrada.

10. Una bomba según la reivindicación 8, en la que la parte del cuerpo principal incluye dos carenados separados entre sí, con las cuchillas o paletas de bombeado entre los mismos, en la que cada cuchilla o paleta de inducción del flujo se proyecta desde el carenado adyacente al lado de entrada de la bomba de la cámara de bombeado y extendiéndose dentro de la entrada.