ES2896450T3 - Bomba de flujo libre - Google Patents

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Abstract

Bomba de flujo libre con un rodete (2) que tiene paletas (7) para transportar medios que contienen sólidos, caracterizada porque las paletas (7) están dispuestas en grupos (12), siendo la separación (14) de las paletas (7) dentro de los grupos (12) menor que la separación (13) de los grupos (12) entre sí, mientras la separación (14) de las paletas (7) dentro de los grupos (12) y la separación de los grupos (12) entre sí están indicadas como el ángulo de paso de las paletas.

Description

DESCRIPCIÓN
Bomba de flujo libre
La invención se refiere a una bomba de flujo libre con un rodete que presenta paletas para transportar medios que contienen sólidos.
Este tipo de bombas de flujo libre también se denominan bombas de vórtice, cuya potencia de entrega se transmite al medio de flujo mediante un disco giratorio provisto de paletas, el llamado impulsor de flujo libre. Los impulsores de flujo libre son especialmente adecuados para bombear medios con impurezas sólidas, como el agua sucia. El impulsor de flujo libre es un rodete radial que tiene un gran paso para los sólidos contenidos en el medio bombeado y no es muy susceptible a las averías.
En el documento WO 2004/065796 A1 se describe una bomba de flujo libre para transportar líquidos mezclados con aditivos sólidos. Entre el rodete y la pared de la carcasa del lado de succión existe un espacio para que los sólidos puedan pasar por la bomba de flujo libre sin atascarse. La transición de la pared de la carcasa del lado de succión a la pared de la cámara de la carcasa situada radialmente al rodete no tiene escalones. La cámara de la carcasa es asimétrica.
En el documento EP 1616 100 B1 se describe una bomba de flujo libre, cuyo rodete consiste en un disco de soporte equipado con paletas abiertas. Las paletas tienen diferentes alturas. La pared de la carcasa en el lado de succión es cónica. La distancia entre la pared de la carcasa y los bordes de ataque de las paletas superiores del rodete disminuye con el diámetro. Un paso con una extensión mínima sigue constantemente el borde de ataque de una paleta de menor altura inclinado hacia la salida del rodete. El paso libre y sin restricciones del rodete se denomina paso de esfera. Describe el mayor diámetro admisible de los sólidos para garantizar un paso sin obstrucciones. Se indica el diámetro del paso en milímetros. El paso de la esfera corresponde a la anchura nominal máxima de la conexión de aspiración o descarga. Para conseguir este máximo paso de esferas posible en las bombas de flujo libre convencionales, la distancia entre el frente de las paletas y la pared de la carcasa del lado de aspiración debe ser también como mínimo igual a la anchura nominal de la conexión de aspiración o de descarga.
Si el espacio sin paletas entre el frente de las paletas y la pared de la carcasa opuesta supera una determinada dimensión, se reduce la eficacia de la bomba de flujo libre. Cuanto mayor sea la distancia entre el rodete y la pared de la carcasa del lado de aspiración, menor será el rendimiento de la bomba de flujo libre.
El documento JP-A-2013181459 divulga una bomba centrífuga autocebante con un disco de cubierta en el lado de presión y en el lado de succión, y un rodete radial con paletas largas y paletas intermedias cortas. Debido a la presencia de bordes de ataque libres, estas paletas no son adecuados como paletas de impulsores de vórtice.
El rodete del FR-A-1404875 está al menos parcialmente cubierto y diseñado para una mezcla de gas y líquido. Debido a los bordes de ataque libres, sus paletas no son adecuadas para transportar medios que contengan sólidos, los cuales quedarían atrapados en los bordes de ataque de las paletas.
Es tarea de la invención especificar una bomba de flujo libre que también pueda transportar medios con sólidos más grandes y que al mismo tiempo tenga la mayor eficiencia posible de acuerdo con el diseño. La bomba de flujo libre debe caracterizarse por un proceso de fabricación lo más rentable posible y debe garantizar una larga vida útil. Además, la bomba de flujo libre debe ser lo más versátil posible, ser menos susceptible a los fallos y tener un valor de NPSH favorable. Deben evitarse los daños por cavitación.
Esta tarea se resuelve con una bomba de flujo libre con las características de la reivindicación 1. Las variantes preferidas se encuentran en las subreivindicaciones, la descripción y los dibujos.
De acuerdo con la invención, las paletas están dispuestos en grupos en el impulsor de flujo libre. La distancia entre las paletas dentro de los grupos es menor que la distancia entre los grupos.
Debido a la construcción de acuerdo con la invención se asegura un paso de esfera suficiente con una alta eficiencia de bombeo de la bomba.
La disposición de las paletas en grupos sobre el disco de soporte permite reducir la distancia entre la pared de la carcasa del lado de entrada y el frente de las paletas, mientras simultáneamente se asegura un paso libre suficientemente amplio.
Dado que las distancias entre los grupos son mayores que las distancias entre las paletas en los grupos, se asegura un paso libre suficientemente grande incluso en el caso de que la distancia del frente de las paletas del rodete sea menor que el diámetro interior del puerto de succión o del puerto de descarga. De esta forma se evita el atasco y al mismo tiempo se logra una gran eficacia en el transporte. La disposición agrupada de las paletas permite reducir la distancia entre el rodete y la pared de la carcasa en el lado de aspiración sin provocar bloqueos. Esto aumenta la eficacia de la bomba de flujo libre.
Preferentemente, la distancia del frente de las paletas del rodete es inferior al 90 %, en particular inferior al 80 %, del diámetro del orificio de aspiración o del diámetro interior de la boquilla de aspiración.
Cada grupo comprende al menos dos paletas. Los grupos de dos o tres paletas resultan especialmente ventajosos. En una variante de la invención, cada grupo comprende cuatro paletas.
El disco de soporte del impulsor de flujo libre presenta un saliente de cubo formado hacia el lado de succión, en el que se acoplan las paletas. Las paletas sobresalen del disco de soporte en la dirección del lado de succión y están curvadas en sentido contrario a la dirección de rotación. Todas las paletas pueden tener la misma curvatura. En una variante alternativa, las paletas tienen diferentes curvaturas. Por ejemplo, se pueden disponer paletas con diferente curvatura dentro de un grupo.
De manera conveniente, el espaciado de las paletas en los grupos es inferior al 90 %, preferiblemente inferior al 80 %, en particular inferior al 70 %, del espaciado de los grupos entre sí.
En una realización particularmente ventajosa de la invención, el impulsor de flujo libre comprende dos grupos de paletas que están preferentemente desplazados 180° uno respecto del otro. Resulta ventajoso que cada grupo esté compuesto por el mismo número de paletas.
Las distancias de las paletas dentro de los grupos y/o las distancias de los grupos entre sí se indican como ángulos de paso de las paletas. Según la invención, los ángulos de paso de las paletas dentro de los grupos son menores que los ángulos de paso de las paletas entre los grupos.
De modo conveniente, los ángulos de paso de las paletas entre los grupos son superiores a 60°, preferentemente superiores a 70°, en particular superiores a 80°.
Resulta ventajoso que los ángulos de inclinación de las paletas dentro de los grupos sean inferiores a 70°, preferentemente inferiores a 60°, en particular inferiores a 50°.
En una realización particularmente favorable de la invención, el rodete está conformado integralmente con las paletas. En este caso, resulta ventajoso que el rodete y/o las paletas estén hechos de un material metálico. Preferiblemente, se utiliza un material fundido.
En una variante de la invención, los ángulos de paso de las paletas entre los grupos no son un múltiplo integral de los ángulos de paso de las paletas dentro de los grupos, de modo que la disposición en grupos no se debe a un rodete con paletas del mismo paso angular en el que se omiten las paletas individuales.
En una variante particularmente ventajosa de la invención, la altura de las paletas disminuye en la dirección radial con respecto a un plano de referencia. La disminución se produce preferentemente con un ángulo de biselado de más de 2°, en particular de más de 3°. Es ventajoso que la disminución de la altura de las paletas se produzca con un ángulo de bisel inferior a 8°, en particular inferior a 7°.
Otras características y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la descripción de ejemplos de realizaciones sobre la base de los dibujos y de los dibujos propiamente dichos.
Estos muestran:
Figura 1 una sección meridiana esquemática a través de una bomba de flujo libre,
Figura 2 una vista en perspectiva de un impulsor de flujo libre con dos grupos, cada uno de los cuales tiene dos paletas, Figura 3 una vista superior del impulsor de flujo libre como se muestra en la Figura 2,
Figura 4 una vista en perspectiva de un impulsor de flujo libre con dos grupos que presentan tres paletas cada uno, Figura 5 una vista superior del impulsor de flujo libre como se muestra en la Figura 4,
Figura 6 disposición de un impulsor de flujo libre en la carcasa de una bomba,
Figura 7 una vista superior de un impulsor de flujo libre con una línea de sección A-A,
Figura 8 una vista en sección a lo largo de la línea A-A del impulsor de flujo libre mostrado en la figura 7.
La figura 1 muestra una bomba de flujo libre en cuya carcasa 1 se posicionó un rodete 2. El rodete 2 está conectado de forma no giratoria a un eje que no se muestra en la figura 1. El rodete 2 está fijado por un cuerpo de cubo 4 que presenta una perforación 5 para enroscar un tornillo. El rodete 2 está diseñado como un impulsor de flujo libre. Sobre un disco de soporte 6 del rodete 2 se disponen varias paletas 7. Entre el rodete 2 y la pared de la carcasa del lado de entrada 8 se forma un espacio libre de paletas 9.
La boca de aspiración 10 está formada por una pieza de alojamiento del lado de aspiración 11. La boca de aspiración 10 forma una entrada para el medio que contiene sólidos y tiene un diámetro D. La parte de la carcasa del lado de succión 11 está diseñada como una cubierta de succión.
El rodete 2 está dispuesto en una carcasa de bomba 15.
El lado frontal del impulsor de flujo libre 2 tiene una distancia A en su borde exterior desde el lado interior de la parte de la carcasa del lado de succión 11. Aquí, la distancia A se define preferentemente como la distancia que una normal, que es perpendicular a la pared de la carcasa del lado de succión 8, tiene con el borde exterior de la parte delantera de las paletas del rodete 2. La distancia A es menor que el diámetro D.
La altura h de las paletas 7 disminuye en la dirección radial, de modo que el frente de las paletas presenta una forma ligeramente inclinada o cónica.
La figura 2 muestra una vista en perspectiva del rodete 2, que está diseñado como un impulsor de flujo libre. El rodete 2 es un rodete radial abierto que no tiene disco de cubierta.
En el disco de soporte 6 están dispuestos dos grupos 12 de paletas 7. Cada grupo 12 comprende dos paletas 7. Los dos grupos 12 están dispuestos a 180° uno del otro en el cuerpo del cubo 4 del rodete 2.
La figura 3 muestra una vista superior del rodete 2 como se muestra en la figura 2. La distancia 13 entre los grupos tiene un ángulo de paso de las paletas de 120°. La distancia 14 de las paletas 7 dentro de los grupos 12 tiene un ángulo de inclinación de las paletas de 60°. Esto significa que los ángulos de paso de las paletas entre los grupos 12 son mayores que los ángulos de paso de las paletas dentro de los grupos por un factor de 2. Los ángulos de paso de las paletas entre los grupos 12 son múltiplos enteros de los ángulos de paso de las paletas dentro de los grupos 12.
La figura 4 muestra una vista en perspectiva de un rodete 2 en el que dos grupos 12 de paletas 7 están dispuestos sobre un disco de soporte 6, siendo que cada grupo 12 comprende tres paletas 7. Los dos grupos están dispuestos a 180° el uno del otro en el cuerpo del cubo 4 del rodete 2.
La figura 5 muestra una vista superior del rodete 2 como se muestra en la figura 4. La distancia 13 entre los grupos 12 tiene un ángulo de inclinación de las paletas de 84°. La distancia 14 de las paletas 7 dentro de los grupos 12 tiene un ángulo de inclinación de las paletas de 48°. Así, los ángulos de paso de las paletas entre los grupos son mayores que los ángulos de paso de las paletas dentro de los grupos 12 por un factor de 1,75. Los ángulos de paso de las paletas entre los grupos 12 no son, por tanto, un múltiplo integral de los ángulos de paso de las paletas dentro de los grupos 12.
La figura 6 muestra una vista de la bomba de flujo libre, en la que un rodete 2 está dispuesto en la parte de la carcasa de la bomba 15. La carcasa es una carcasa en espiral. El medio que contiene los sólidos sale de la bomba de flujo libre a través de un puerto de descarga 17.
La figura 7 muestra el rodete 2 de acuerdo como se representa en la figura 6 con una línea de sección A-A. La figura 8 muestra una sección a lo largo de esta línea A-A. La altura h de las paletas 7 disminuye en dirección radial, es decir, hacia el diámetro exterior del rodete. La disminución está en relación con un plano de referencia 16, que se muestra parcialmente como una línea discontinua en la figura 8. En el ejemplo de la realización, la disminución se produce con un ángulo de bisel a de 5°.
La figura 8 muestra una esfera 18 en una posición superior y otra inferior. La esfera 18 tiene un diámetro d y un radio a. Según la posición inferior de la esfera 18, ésta se sumerge una profundidad b en los espacios del rodete 2 entre los grupos 12. Este segmento de inmersión de la esfera tiene una secante c.
Al disponer las paletas 7 en grupos 12 de acuerdo con la invención, es posible que una esfera con un diámetro d correspondiente al diámetro de la boca de aspiración D se sumerja a una profundidad b en los espacios entre los grupos 12. De este modo, la distancia A de la parte delantera de la paleta a la pared de la carcasa del lado de aspiración 11 puede reducirse en esta profundidad b en comparación con el diámetro d, de modo que la bomba de flujo libre tenga una mayor eficacia y siga garantizando el paso máximo de la esfera d del diámetro D del orificio de aspiración 10. Existe la siguiente relación entre la distancia A, la profundidad b y el diámetro D:
A b = D (fórmula 1).
La profundidad b puede calcularse como sigue:
Figure imgf000004_0001
(fórmula 2).

Claims (17)

REIVINDICACIONES
1. Bomba de flujo libre con un rodete (2) que tiene paletas (7) para transportar medios que contienen sólidos, caracterizada porque
las paletas (7) están dispuestas en grupos (12), siendo la separación (14) de las paletas (7) dentro de los grupos (12) menor que la separación (13) de los grupos (12) entre sí, mientras la separación (14) de las paletas (7) dentro de los grupos (12) y la separación de los grupos (12) entre sí están indicadas como el ángulo de paso de las paletas.
2. Bomba de flujo libre de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque cada grupo (12) comprende al menos dos paletas (7).
3. Bomba de flujo libre de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque cada grupo (12) comprende como máximo cuatro paletas (7).
4. Bomba de flujo libre de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la separación (14) de las paletas (7) en los grupos (12) es inferior al 90 %, en particular inferior al 80 %, de la separación de los grupos (12) entre sí.
5. Bomba de flujo libre de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque los ángulos de paso de las palas (12) son superiores a 60°, preferentemente superiores a 70°, en particular, superiores a 80°.
6. Bomba de flujo libre de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque los ángulos de paso de las palas dentro de los grupos (12) son inferiores a 70°, preferentemente inferiores a 60°, en particular, inferiores a 50°.
7. Bomba de flujo libre de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el rodete (2) está formado integralmente con las paletas (7).
8. Bomba de flujo libre de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el rodete (2) y/o las paletas (7) son de un material metálico, preferentemente de fundición.
9. Bomba de flujo libre de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la distancia (A) del frente de las palas en el radio exterior del rodete (2) a la pared de la carcasa del lado de aspiración (11) es inferior al 90 %, en particular inferior al 80 %, del diámetro (D) de la abertura de entrada y/o de la abertura de salida.
10. Impulsor de flujo libre de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque cada grupo (12) comprende un número igual de paletas (7).
11. Bomba de flujo libre de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque los grupos (12) están dispuestos con un desplazamiento de 180° entre sí.
12. Bomba de flujo libre de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque los ángulos de paso de las palas entre los grupos (12) son mayores que los ángulos de paso de las palas dentro de los grupos (12) en más de un factor de 1,2, preferentemente más de un factor de 1,4, en particular, más de un factor de 1,6.
13. Bomba de flujo libre de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque los ángulos de paso de las palas entre los grupos (12) no son múltiplos enteros de los ángulos de paso de las palas dentro de los grupos (12).
14. Bomba de flujo libre de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque la altura (h) de las paletas (7) disminuye en la dirección radial, siendo que la disminución se produce preferentemente con un ángulo de bisel (a) de más de 2°, en particular, más de 3° y/o menos de 8°, en particular, menos de 7°.
15. Bomba de flujo libre de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque entre los grupos (12) se disponen espacios para la inmersión de una esfera en una profundidad (b).
16. Bomba de flujo libre de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizada porque todas las paletas (7) tienen la misma curvatura.
17. Bomba de flujo libre de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizada porque las paletas (7) dentro de los grupos (12) presentan diferentes curvaturas.
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