ES2621192T5 - Impulsor de bomba mejorado - Google Patents

Description

DESCRIPCIÓN

Impulsor de bomba mejorado

Campo técnico

La presente invención se refiere a impulsores y más particularmente a impulsores adecuados para su uso en bombas centrífugas como se define en el preámbulo de la reivindicación 1. Dicho impulsor se conoce por ejemplo del documento US-A-4664592.

Las bombas centrífugas se usan comúnmente para manipular mezclas líquidas de sólidos particulados en el procesamiento mineral y en industrias de dragado. Esas bombas están sujetas a un desgaste grave por erosión del lodo líquido por las partículas en el flujo, lo que conlleva una considerable consecuencia económica para tales operaciones. Los fabricantes y usuarios realizan un esfuerzo considerable para mejorar este problema.

Tales bombas centrífugas incluyen un alojamiento de bomba con una cámara de bomba en esta y un impulsor dispuesto dentro de la cámara de bomba para girar alrededor de un eje de rotación. El impulsor se conecta operativamente en un lado a un eje de transmisión, hay una entrada en el otro lado de la misma. El impulsor incluye un cubo al que está conectado el eje de transmisión y al menos un anillo de refuerzo. Una pluralidad de aspas de bombeo está en un lado del anillo de refuerzo. A menudo se proporcionan dos anillos de refuerzo con las aspas de bombeo entre ellos. El anillo de refuerzo adyacente a la entrada se denomina comúnmente como el anillo de refuerzo frontal y el otro anillo de refuerzo se denomina como el anillo de refuerzo posterior.

Las bombas centrífugas, particularmente aquellas usadas para transportar lodos líquidos, comúnmente usan aspas de "expulsión" o aspas auxiliares en los anillos de refuerzo posterior y frontal del impulsor de la bomba para ayudar a rotar el fluido en el espacio entre el anillo de refuerzo y el revestimiento lateral. Esas aspas auxiliares pueden tener diferentes formas dependiendo de las preferencias del diseñador individual.

Al girar el fluido en el espacio entre el impulsor y el revestimiento lateral, la presión estática en la entrada del impulsor se reduce debido al flujo centrífugo inducido (efecto de remolino), de manera que el fluido entre las aspas auxiliares fluirá hacia la periferia del impulsor. El fluido regresa por la cara del revestimiento lateral debido a la diferencia de presión de accionamiento general entre la que se encuentra la descarga del impulsor y la entrada. Las partículas en el flujo también pueden purgarse de la separación si la fuerza centrífuga es mayor que la fuerza de arrastre de fluido que tiende a transportar las partículas en la separación.

El propósito principal de las aspas auxiliares en el anillo de refuerzo frontal del impulsor es reducir la presión de accionamiento forzando el flujo desde la espiral de vuelta hacia el ojo del impulsor (flujo de recirculación). Al reducir la velocidad de flujo de recirculación, el desgaste en el impulsor y el revestimiento lateral de entrada de acoplamiento se reduce considerablemente.

Antecedentes de la técnica

Hay una serie de diferentes formas de aspa auxiliar que se han desarrollado y usado en los impulsores existentes.

En un ejemplo, mostrado en la patente de Estados Unidos núm. 4664592, se usa una cantidad de aspas auxiliares radiales. Esas aspas auxiliares se ubican en la cara del anillo de refuerzo frontal o posterior, con una proyección anular alrededor de los extremos externos de las aspas auxiliares y con un canal que se extiende a través de la proyección anular entre las aspas auxiliares adyacentes.

El documento US 6036434 describe una bomba centrífuga que tiene un impulsor giratorio que funciona para drenar líquido en la admisión de la bomba. Un pasaje de introducción de aire se conecta con una región de presión subatmosférica en la parte trasera del impulsor. El aire introducido a través de este pasaje se mezcla con una porción del fluido bombeado, y la mezcla de fluido de aire se expulsa como la descarga de la bomba.

Un problema con las aspas auxiliares, con o sin proyecciones anulares en la periferia, es que la punta de los remolinos (similar a los remolinos de la punta del aspa) que, cuando las partículas se arrastran, puede provocar el desgaste localizado grave de la periferia del impulsor y los revestimientos laterales adyacentes.

A medida que las partes se desgastan, el remolino que se forma detrás de cada aspa sobresaliente se vuelve mayor y más fuerte provocando un aumento en la velocidad de desgaste en el revestimiento lateral adyacente.

Se conocen las bombas de agua que incluyen aspas auxiliares a un diámetro menor que el anillo de refuerzo y el diámetro del aspa principal (que son usualmente idénticos). La razón por la que esto se realiza no es reducir el desgaste, sino reducir el empuje hidráulico axial que actúa sobre el impulsor. El diámetro del aspa auxiliar se dimensiona para equilibrar el empuje axial hidráulico.

Descripción de la invención

Descripción de la invención

De conformidad con la presente invención se proporciona un impulsor de conformidad con la reivindicación 1.

El anillo de refuerzo posterior puede extenderse más allá del diámetro de las aspas auxiliares y de bombeo principales. Las aspas auxiliares y de bombeo son de un diámetro similar para asegurar una reducción adecuada de la presión y reducir el flujo de recirculación mientras que el anillo de refuerzo del impulsor se extiende más allá de ambas para mejorar el desgaste.

El beneficio de la disposición extendida del anillo de refuerzo del impulsor es que la punta de remolino de cada aspa auxiliar se libera contra la cara del anillo de refuerzo extendido y se atrapa dentro de la separación o espacio entre el anillo de refuerzo y el revestimiento lateral adyacente. Mediante esta construcción el desgaste en el impulsor y el revestimiento se reduce sustancialmente. El efecto beneficioso parece derivarse de no permitir la formación completa de las puntas de remolino por medio de la presente invención.

En la presente invención se proporciona un impulsor con un anillo de refuerzo frontal de diámetro Da y una pluralidad de aspas auxiliares predominantemente radiales en la cara del anillo de refuerzo frontal con un diámetro Db, el extremo radialmente más exterior del aspa se estrecha hacia el anillo de refuerzo frontal en un ángulo Z. Se ha descubierto que el desgaste del anillo de refuerzo frontal, el revestimiento lateral y del aspa auxiliar se reduce particularmente cuando Db es de 0,65 a 0,95 Da y, con mayor preferencia, menos de 0,9 Da. Esto parece deberse a que hay espacio suficiente entre la punta del aspa auxiliar y la periferia del anillo de refuerzo frontal para atrapar los remolinos de arrastre. El diámetro Db es preferentemente aproximadamente el mismo que el diámetro del aspa de bombeo principal. Esta relación asegura que la capacidad de reducción de presión de las aspas auxiliares no se vea alterada significativamente cuando se compara con la presión generada por las aspas de bombeo principales.

Breve descripción de los dibujos

Ahora se describirán las modalidades preferidas de la presente invención a manera de ejemplo con referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales:

La Figura 1 es una vista en perspectiva de un impulsor de la técnica anterior como se muestra por la Figura 1 de la patente de Estados Unidos núm. 4,664,592;

La Figura 2 es una vista de sección parcial de un impulsor convencional y expulsor o aspa auxiliar de una bomba centrífuga;

La Figura 3 es una ampliación de la porción circulada de la Figura 2 que muestra las trayectorias de flujo del lodo líquido entre un aspa auxiliar y una cubierta de revestimiento;

La Figura 4 muestra una serie de fotografías de perfiles de desgaste en las aspas de expulsión típicas;

La Figura 5 es una vista en sección transversal similar a la Figura 2 pero que muestra una modalidad de un impulsor de acuerdo con la presente invención;

La Figura 6 es una fotografía que muestra el perfil de desgaste de las aspas auxiliares de un impulsor de la técnica anterior;

La Figura 7 es una fotografía que muestra el perfil de desgaste de las aspas auxiliares sobre un impulsor de acuerdo con una modalidad de la presente invención;

La Figura 8 es una vista axial o posterior de una modalidad adicional de un impulsor de acuerdo con la presente invención; y

La figura 9 es una vista axial o extrema de otra modalidad más de un impulsor de acuerdo con la presente invención. Mejores modos

El impulsor 1 de la técnica anterior de la Figura 1 se describe completamente en el documento US 4,664,592 y se entenderá con referencia a esa descripción.

Como se muestra en la Figura 2 un impulsor 20 se aloja en la cubierta de revestimiento 21. El lodo líquido viaja a través del impulsor 20 desde la entrada 22 hacia la salida 23 de cada cámara de bombeo 24 a medida que el impulsor gira dentro de la cubierta de revestimiento 21. Un flujo de recirculación de lodo líquido desde la salida 23 a la entrada 22 se produce naturalmente y provoca desgaste abrasivo del revestimiento lateral de entrada 25. El aspa auxiliar o de expulsión 26 actúa para mover el lodo líquido de recirculación 27 de regreso hacia la salida del impulsor representada por las partículas 28. La trayectoria de flujo del lodo líquido entre el impulsor 20 y el revestimiento 25 se muestra en más detalle por la Figura 3.

Los perfiles de desgaste de las aspas auxiliares evidentes en las fotografías de la Figura 4 son demostrativos del problema confrontado por la industria y a mejorarse mediante la aplicación de modalidades de la presente invención.

La Figura 5 incluye los mismos números de referencia para las partes similares como las que se designan en las Figuras 2 y 3. En esta modalidad de la presente invención, las aspas auxiliares son rectas, con un diámetro hasta el punto mostrado en el aspa auxiliar 26 de Db=0,85Da, en donde Da es el diámetro del anillo de refuerzo y donde el ángulo Z=45°. El diámetro de Db es aproximadamente igual al diámetro del aspa de bombeo principal denotada como Dc en la Figura 5.

La prueba de esta modalidad de la presente invención y la comparación de sus resultados con un ejemplo de la técnica anterior del tipo mostrado por la Figura 4 exhibe un desgaste muy reducido en las puntas del aspa y en el revestimiento lateral adyacente durante aproximadamente el mismo tiempo de funcionamiento.

Tal como se puede observar en la fotografía de la Figura 6, el desgaste en las aspas auxiliares de este impulsor conocido es extensivo.

Por el contrario, las aspas auxiliares sobre el impulsor de la Figura 7 están en una condición considerablemente mejor que las mostradas en la Figura 6, a pesar de haber estado bajo funcionamiento en un ambiente similar y por un período de tiempo similar.

La modalidad del impulsor 30 de la Figura 8 se forma con aspas auxiliares 31 que tienen bordes delanteros y traseros curvos en lugar de rectos como para las modalidades de las Figuras 5 y 7. La disposición correspondiente de la técnica anterior se muestra en la Figura 6. Nuevamente, esta modalidad de la presente invención muestra un desgaste mucho menor en las puntas del aspa en comparación con su equivalente de la técnica anterior para tiempos de funcionamiento similares.

La modalidad de la Figura 9 muestra aun otra variación de perfil para las aspas auxiliares 41 del impulsor 40.

Finalmente, debe entenderse que varias alteraciones, modificaciones y/o adiciones pueden incorporarse en varias construcciones y disposiciones de partes sin apartarse de las reivindicaciones de la invención.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Un impulsor adecuado para su uso en una bomba centrífuga, para manipular mezclas líquidas que contienen partículas de sólido, el impulsor (20) incluye un anillo de refuerzo frontal que tiene caras opuestas, una porción de borde periférico exterior y un eje de rotación, una pluralidad de aspas de bombeo en una de las caras del anillo de refuerzo frontal y que se extiende lejos del eje de rotación, cada aspa de bombeo tiene una porción de borde periférico exterior, el impulsor incluye además un anillo de refuerzo posterior con las aspas de bombeo entre los anillos de refuerzo delantero y trasero y una pluralidad de aspas auxiliares (26) en la otra cara del anillo de refuerzo delantero, dichas aspas de bombeo caracterizado porque cada una de las aspas auxiliares (26) tiene una porción de borde exterior en donde la dimensión Da del eje de rotación a la porción de borde periférico exterior del anillo de refuerzo frontal es mayor que la dimensión desde el eje de rotación a la porción del borde exterior de las aspas auxiliares Db y es mayor que la dimensión Dc desde el eje de rotación a la porción del borde periférico exterior de las aspas de bombeo;

donde los extremos radialmente más exteriores de las aspas auxiliares (26) se estrechan hacia el anillo de refuerzo frontal en un ángulo Z; donde Db y Dc están dentro del 5 % entre sí; y

en donde Db/Da es de 0,65 a 0,95.

2. Un impulsor de conformidad con la reivindicación 1, en donde el impulsor incluye además aspas auxiliares 26 que están en la otra cara de los anillos de refuerzo frontal y posterior.

3. Un impulsor de conformidad con la reivindicación 1 en donde la dimensión Da del anillo de refuerzo posterior es mayor que las dimensiones Db y Dc.

4. Un impulsor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde Db y Dc son iguales.

5. Un impulsor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde Db/Da es de 0,65 a 0,9.

6. Un impulsor de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2 en donde la dimensión Da del eje de rotación a la porción del borde periférico exterior de uno de los anillos de refuerzo es mayor que la dimensión Da del eje de rotación a la porción del borde periférico exterior de la otra de los anillos de refuerzo.

7. Un impulsor de conformidad con la reivindicación 6, en donde el ángulo Z es 45°.