ES2861054T3 - Conjunto de impulsión para bombas centrífugas - Google Patents
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Abstract
Un conjunto de impulsión (1; 101; 201) para bombas centrífugas, que comprende un primer elemento en forma de disco (2), dispuesto operativamente hacia una conexión de entrada coaxial de una bomba y orientado a un segundo elemento en forma de disco (3) de menor diámetro, dispuesto operativamente hacia la conexión de en- trega de la citada bomba; el citado segundo elemento en forma de disco (3) está conectado rígidamente al citado primer elemento en for- ma de disco (2) por medio de un conjunto de álabes (4) separados angularmente, y está provisto centralmente de medios de sujeción (5) para la sujeción a un árbol de transmisión; en el que los citados álabes comprenden apéndices (7; 107; 207), en forma de lámina plana, adyacentes al citado segundo elemento en forma de disco (3); en el que los citados apéndices (7; 107; 207) se extienden en el interior de una corona circular coplanaria al citado segundo elemento en forma de disco (3); en el que la citada corona circular está comprendida dentro de circunferencias cuyos diámetros coinciden respectivamente con los del citado primer elemento en forma de dis- co (2) y del citado segundo elemento en forma de disco (3); en el que los citados apéndices (7; 107; 207) están colocados sustancialmente en correspondencia de áreas sujetas a un menor empuje axial dentro de la citada corona circular; caracterizado por que cada apéndice (7; 107; 207) está constituido por una porción plegada del álabe (4) correspondiente; y la citada porción plegada se extiende transversalmente al citado álabe (4) sustancialmente en correspondencia con una línea de plegado (8) en el borde del citado álabe (4).
Description
DESCRIPCIÓN
Conjunto de impulsión para bombas centrífugas
Campo técnico
La presente invención se refiere a un conjunto de impulsión para bombas centrífugas, de tipo de una o de múltiples etapas.
Técnica anterior
Como es sabido, los impulsores de las bombas centrífugas se componen generalmente de pares de cuerpos en forma de disco, convenientemente formados, orientados uno hacia el otro de tal manera que forman una cavidad dentro de la cual se encuentra un conjunto de álabes que conectan los dos discos.
Cada impulsor está provisto también de un cubo central, o de un dispositivo de acoplamiento equivalente, que permi te fijar el impulsor a un árbol que se lleva a rotación por un medio de motor.
Resumen de la invención
Problema técnico
Los tipos más comunes de impulsores, a pesar de ser ampliamente utilizados, tienen algunos inconvenientes; qui zás, el más importante de ellos está relacionado con la generación de empuje axial.
De hecho, el impulsor de una bomba centrífuga está sometido a diferentes presiones que actúan en ambos lados: en el lado de aspiración, generalmente actúa una presión inferior a la atmosférica, mientras que en el lado opuesto, actúa una presión casi igual a la presión de conexión de entrega.
Esto da lugar a un empuje axial que puede llegar a ser muy fuerte, de tal manera que crea grandes pérdidas, en términos de eficiencia, y de tal manera que crea una sobrecarga que daña los rodamientos del motor.
Estas cuestiones críticas se acentúan claramente en el caso de las bombas de múltiples etapas.
En un intento de resolver los problemas relacionados con la generación de empuje axial, algunos fabricantes de bombas de múltiples etapas conectan la mitad de los impulsores en sentido contrario a los restantes.
Sin embargo, esta solución crea serias dificultades para realizar canales de flujo interno.
La técnica anterior comprende también el conjunto de impulsión, en particular para bombas centrífugas, que se di vulga en la solicitud de patente italiana número VI2014A000271, que permite resolver eficazmente los problemas anteriores. Sin embargo, el impulsor debe tener un disco con una posición angular específica y correcta con respec to al otro disco y con respecto a los álabes. Esto implica, en la fabricación del conjunto del impulsor, el uso de dispo sitivos particulares que pueden alargar el tiempo de fabricación y afectar a los costes finales del producto.
Sustancialmente, lo mismo se aplica también para el impulsor que se divulga en la solicitud de patente italiana nú mero. VI2015A000081. También en este caso, de hecho, se prevé el uso de un disco con formas particulares, que se posicionará con precisión con respecto al otro disco, y con respecto a los álabes.
El documento CN201650848 divulga un impulsor para una bomba sumergible para un pozo, en el que un canal de flujo para que fluya el agua está dispuesto entre la placa de cubierta delantera y la placa de cubierta trasera, la placa de cubierta delantera y la placa de cubierta trasera están hechas ambas de plástico, y el diámetro de la placa de cubierta trasera es menor que el de la placa de cubierta delantera.
El documento US5171128 divulga una rueda de ventilador centrífugo adaptada para recibir un medio de flujo para su descarga radialmente acelerada por una pluralidad de álabes impulsores que se extienden radialmente. Una plurali dad de canales de paso del medio de flujo están colocados radialmente hacia el interior de una extensión exterior de la rueda del ventilador para mejorar la eficiencia del ventilador. Los canales de paso del medio de flujo están defini dos por recortes alternos dispuestos entre los álabes adyacentes sobre la extensión exterior de una placa trasera de la rueda del ventilador.
Solución del problema
El objetico de la presente invención es resolver los problemas mencionados, realizando una estructura de impulsión para bombas centrífugas que permita reducir los empujes axiales manteniendo la máxima eficiencia, y que esté hecha de elementos en forma de disco que puedan montarse fácilmente, sin precauciones especiales.
Dentro del objetivo anterior, otro objeto adicional de la invención es realizar un conjunto de impulsión en el que los dos elementos en forma de disco no necesitan tener una posición angular mutua específica.
Otro objeto de la presente invención es realizar un conjunto de impulsión que resuelva los problemas relacionados con la tracción que se genera sobre el árbol de transmisión.
Otro objeto de la presente invención es realizar un conjunto de impulsión en el que se conservan los cojinetes del motor.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un conjunto de impulsión que pueda fabricarse con un número reducido de componentes y que, por tanto, también sea ventajoso desde un punto de vista puramente económico.
Los objetivos y objetos anteriores, y otros que se harán evidentes en la presente memoria descriptiva y en lo que sigue, se logran mediante un conjunto de impulsión para bombas centrífugas, como se establece en la reivindicación 1. Otras realizaciones se describen en las reivindicaciones dependientes. El conjunto de impulsión comprende un primer elemento en forma de disco, dispuesto operativamente hacia una conexión de entrada coaxial de una bomba y orientado hacia un segundo elemento en forma de disco de menor diámetro, dispuesto operativamente hacia la conexión de entrega de la citada bomba; el citado segundo elemento en forma de disco está conectado rígidamente al citado primer elemento en forma de disco por medio de un conjunto de álabes angularmente separados, y está provisto centralmente de medios de sujeción para la sujeción a un árbol de transmisión; los citados álabes compren den apéndices en forma de lámina plana, adyacentes al citado segundo elemento en forma de disco; los citados apéndices se extienden dentro de una corona circular coplanaria al citado segundo elemento en forma de disco. La corona circular está dentro de circunferencias que tienen diámetros respectivamente coincidentes con los del citado primer elemento en forma de disco y el citado segundo elemento en forma de disco, los citados apéndices se colo can sustancialmente en correspondencia de áreas sujetas a menor empuje axial dentro de la citada corona circular, cada apéndice está constituido por una porción plegada del álabe correspondiente y la porción plegada se extiende transversalmente al citado álabe sustancialmente en correspondencia de una línea de plegado en el borde del citado álabe.
La presente invención también se refiere a una bomba centrífuga que comprende al menos un conjunto de impulsión y un cuerpo sustancialmente hueco que aloja el al menos un conjunto de impulsión fijado a un árbol de transmisión que es rotativo alrededor de un eje de rotación; el citado árbol de transmisión es rotado por un medio de motor.
Efectos ventajosos de la invención
El conjunto de impulsión de acuerdo con la invención reduce considerablemente los empujes axiales y al mismo tiempo asegura la máxima eficiencia y prevalencia.
Esto se consigue cubriendo con los apéndices solamente las áreas sometidas a menor empuje axial, en relación con la corona circular coplanaria al segundo elemento en forma de disco, y correspondientes a circunferencias con diá metros respectivamente coincidentes con los de los dos elementos en forma de disco.
Al hacer los apéndices como una única pieza con los álabes del impulsor, no es necesario instalar los dos elementos en forma de disco en posiciones angulares recíprocas precisas.
Esto permite simplificar y acelerar la fabricación del conjunto de impulsión, haciéndolo claramente más ventajoso también desde un punto de vista meramente económico.
Breve descripción de los dibujos
Otras características y ventajas adicionales se harán evidentes a partir de la descripción detallada de las realizacio nes preferidas de un conjunto de impulsión de acuerdo con la invención, que se ilustra en los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es una vista frontal de un conjunto de impulsión de acuerdo con la invención;
la figura 2 es una vista en perspectiva ampliada de un detalle del conjunto de impulsión de la figura anterior;
la figura 3 es una vista frontal de un conjunto de impulsión de acuerdo con otro aspecto de la invención; la figura 4 es una vista frontal de un conjunto de impulsión de acuerdo con otro aspecto de la invención.
Descripción de las realizaciones
Con referencia a las figuras 1 y 2, un conjunto de impulsión para bombas centrífugas, de acuerdo con la invención, se indica generalmente con el número de referencia 1.
El conjunto de impulsión 1 está diseñado para una bomba centrífuga de múltiples etapas; sin embargo, es evidente para cualquier experto en la técnica que el conjunto de impulsión de la presente invención es también adecuado para otros tipos de bombas.
La bomba centrífuga de múltiples etapas, que es conocida por sí misma y no se muestra en las figuras, comprende un cuerpo sustancialmente hueco que aloja en su interior un conjunto de impulsión, fabricado de acuerdo con la presente invención, y montado coaxialmente en un árbol de transmisión que rota por medios de motor.
El conjunto de impulsión 1 comprende un primer elemento en forma de disco 2, dispuesto operativamente en el lado de conexión de entrada de la bomba, y un segundo elemento en forma de disco 3, dispuesto operativamente en el lado de entrega de la bomba.
El diámetro del segundo elemento en forma de disco 3 es menor que el diámetro del primer elemento en forma de disco 2.
Los dos elementos en forma de disco 2 y 3 son coaxiales con un eje de rotación 1000, y están orientados de tal manera que forman una cavidad de forma sustancialmente cilíndrica.
Los álabes 4 están dispuestos dentro de la cavidad. Cada álabe 4 es sustancialmente plano y oblongo y conecta rígidamente el primer elemento en forma de disco 2 con el segundo elemento en forma de disco 3.
Los álabes 4 están distribuidos angularmente alrededor del eje de rotación 1000, extendiéndose desde el centro hasta la zona periférica de los dos elementos en forma de disco 2 y 3.
Los álabes 4 están dispuestos siguiendo un perfil curvado sustancialmente en espiral, sin sobresalir del primer ele mento en forma de disco 2, de tal manera que forman conductos divergentes dispuestos radialmente.
El segundo elemento en forma de disco 3 está provisto de medios de sujeción a un árbol de transmisión, no mostra do en las figuras, que es rotativo alrededor del eje de rotación 1000.
En el ejemplo ilustrado, los medios de sujeción están constituidos esencialmente por un cubo 5 en el centro del se gundo elemento en forma de disco 3.
Opuesto al cubo 5, un orificio pasante 6 está formado centralmente en el primer elemento en forma de disco 2 y tiene un diámetro mayor que el del árbol de transmisión.
El orificio pasante 6 constituye de hecho la conexión de entrada de aspiración del conjunto de impulsión 1.
De acuerdo con la presente invención, cada álabe 4 comprende un apéndice 7, en forma de lámina plana, colocado en sus bordes.
De acuerdo con la presente invención, el apéndice 7 es de una sola pieza con el álabe correspondiente 4, y consiste en una porción conformada del álabe 4, que está plegada a lo largo de una línea de plegado 8.
Los pliegues se realizan de forma que cada apéndice 7 se extiende transversalmente al álabe correspondiente 4. En la práctica, cuando los álabes 4 están montados en el conjunto de impulsión 1, los apéndices 7 son paralelos y coplanares al segundo elemento en forma de disco 3.
Cada apéndice 7 tiene un lado 9 que se apoya sobre el segundo elemento en forma de disco 3, y se extiende en el interior de una corona circular coplanaria al segundo elemento en forma de disco 3; la corona circular está compren dida dentro de circunferencias que tienen diámetros coincidentes respectivamente con los de los dos elementos en forma de disco 2 y 3.
Se debe hacer notar que los apéndices 7 están colocados sustancialmente en correspondencia con las zonas some tidas a menor empuje axial dentro de la corona circular que se ha mencionado más arriba.
Cada apéndice 7 está delimitado también por un lado conformado que se une al lado que coincide con la línea de plegado 8 y al lado 9 que se apoya sobre el borde del segundo elemento en forma de disco 3.
En la realización que se muestra en las figuras 1 y 2, el lado conformado está constituido por un par de segmentos 10a y 10b, consecutivos y transversales uno con el otro.
En la práctica, el perímetro de cada apéndice 7 tiene sustancialmente la forma de un sector de corona circular. Sin embargo, como resultará evidente para el experto en la técnica, los apéndices que se han mencionado más arriba pueden variar en tamaño y en forma, sin apartarse del alcance de la invención, que está definido únicamente por las reivindicaciones adjuntas.
De hecho, por ejemplo, la figura 3 muestra un conjunto de impulsión, indicado generalmente con el número de refe rencia 101, sustancialmente similar al conjunto de impulsión 1, pero en el que cada apéndice 107 está provisto de un lado conformado que consiste en dos segmentos 110a y 110b, que se suceden con un ángulo diferente.
También se debe hacer notar que el lado conformado puede ser discretizado en un conjunto de segmentos consecu tivos, posicionados de forma diferente entre ellos, que, en el límite, pueden tener también la apariencia de una por ción curva.
La figura 4, por ejemplo, muestra un conjunto de impulsión, indicado generalmente con el número de referencia 201, sustancialmente similar a los conjuntos de impulsor 1 y 101, en el que sin embargo los apéndices 207 están equipa dos con un lado conformado que incluye una porción recta 210a y una porción curva 210b, con la concavidad orien tada hacia el exterior del segundo elemento en forma de disco 3.
De acuerdo con otra realización, no ilustrada en las figuras, el lado conformado incluye una porción convexa.
Es evidente que los apéndices pueden variar de manera sustancialmente equivalente en forma, tamaño y proporcio nes, sin apartarse del alcance de la invención que está definido únicamente por las reivindicaciones adjuntas.
En las realizaciones que se muestran en las figuras 3 y 4, los elementos correspondientes a los que ya se han des crito con referencia a la realización que se muestra en las figuras 1 y 2 se han identificado con los mismos números de referencia.
El conjunto de impulsión, de acuerdo con la invención, puede fabricarse mediante diversas técnicas, utilizando mate riales metálicos tales como, por ejemplo, acero, acero inoxidable y similares, u otros materiales que tengan las ca racterísticas técnicas requeridas.
En cuanto al funcionamiento del conjunto de impulsión de acuerdo con la presente invención, las pruebas experi mentales y un cuidadoso análisis de los datos resultantes han revelado que la presencia de estos apéndices implica un mayor rendimiento fluido - dinámico y una buena prevalencia, dada la misma reducción de los empujes axiales. En la práctica, se ha observado que el conjunto de impulsión de acuerdo con la invención logra plenamente el objeti vo previsto, reduciendo los empujes axiales y asegurando al mismo tiempo la máxima eficiencia y prevalencia. Esto se consigue haciendo que los apéndices cubran únicamente las zonas sometidas a un menor empuje axial, en relación con la corona circular coplanaria al segundo elemento en forma de disco, y correspondientes a circunferen cias con diámetros coincidentes respectivamente con los de los dos elementos en forma de disco.
La construcción en una única pieza de los apéndices y los álabes permite utilizar dos elementos en forma de disco que no necesitan ser instalados en posiciones angulares recíprocas precisas.
Esto permite simplificar y acelerar el proceso de fabricación del conjunto de impulsión de acuerdo con la invención, haciéndolo claramente más ventajoso también desde un punto de vista meramente económico.
En la práctica, los materiales empleados, siempre que sean compatibles con el uso específico, así como el tamaño y las formas contingentes, pueden ser cualesquiera de acuerdo con las necesidades y el estado de la técnica.
Claims (8)
1. Un conjunto de impulsión (1; 101; 201) para bombas centrífugas, que comprende un primer elemento en forma de disco (2), dispuesto operativamente hacia una conexión de entrada coaxial de una bomba y orientado a un segundo elemento en forma de disco (3) de menor diámetro, dispuesto operativamente hacia la conexión de en trega de la citada bomba;
el citado segundo elemento en forma de disco (3) está conectado rígidamente al citado primer elemento en for ma de disco (2) por medio de un conjunto de álabes (4) separados angularmente, y está provisto centralmente de medios de sujeción (5) para la sujeción a un árbol de transmisión; en el que los citados álabes comprenden apéndices (7; 107; 207), en forma de lámina plana, adyacentes al citado segundo elemento en forma de disco (3); en el que los citados apéndices (7; 107; 207) se extienden en el interior de una corona circular coplanaria al citado segundo elemento en forma de disco (3); en el que la citada corona circular está comprendida dentro de circunferencias cuyos diámetros coinciden respectivamente con los del citado primer elemento en forma de dis co (2) y del citado segundo elemento en forma de disco (3); en el que los citados apéndices (7; 107; 207) están colocados sustancialmente en correspondencia de áreas sujetas a un menor empuje axial dentro de la citada corona circular; caracterizado por que
cada apéndice (7; 107; 207) está constituido por una porción plegada del álabe (4) correspondiente; y la citada porción plegada se extiende transversalmente al citado álabe (4) sustancialmente en correspondencia con una línea de plegado (8) en el borde del citado álabe (4).
2. Un conjunto de impulsión (1; 101; 201), de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que cada apén dice (7; 107; 207) está delimitado por al menos un primer lado definido por la citada línea de plegado (8), por al menos un segundo lado (9) adyacente al borde periférico del citado segundo elemento en forma de disco (3), y por al menos un lado conformado unido a los citados primer y segundo lados.
3. Un conjunto de impulsión (1; 101; 201), de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que el citado lado conformado comprende al menos dos segmentos (10a, 10b; 110a, 110b; 210a, 210b); los citados segmen tos (10a, 10b; 110a, 110b; 210a, 210b) son consecutivos y transversales unos con respecto a los otros.
4. Un conjunto de impulsión (1; 101), de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que el citado lado conformado comprende una sucesión de segmentos sustancialmente rectos (10a, 10b; 110a, 110b).
5. Un conjunto de impulsión (201), de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que el citado lado con formado comprende una porción curva (210b) que tiene una concavidad orientada hacia el exterior del citado segundo elemento en forma de disco (3).
6. Un conjunto de impulsión (201), de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que el citado lado con formado comprende una porción curva que tiene una convexidad orientada hacia el exterior del citado segundo elemento en forma de disco (3).
7. Un conjunto de impulsión (1; 101; 201), de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que los citados apéndices (7; 107; 207) y el citado segundo elemento en forma de disco (3) son sustancialmente coplanares.
8. Una bomba centrífuga que comprende:
al menos un conjunto de impulsión (1; 101; 201) como se establece en cualquiera de las reivindicaciones anteriores; y
un cuerpo sustancialmente hueco que aloja al menos un conjunto de impulsión (1; 101; 201) fijado a un ár bol de transmisión que es rotativo alrededor de un eje de rotación por medios de motor.
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