MXPA02001022A

MXPA02001022A - Bomba para tubo en linea con rotor blindado sin flecha.

Info

Publication number: MXPA02001022A
Application number: MXPA02001022A
Authority: MX
Inventors: Eugene P Sabini
Original assignee: Itt Manufacturing Enterprises Inc; Itt Mfg Enterprises Inc
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2003-07-21
Also published as: EP1200736A1; CA2380036A1; KR20020035842A; BR0012837A; DE60044132D1; EP1200736A4; US6254361B1; WO2001009512A1; TW446798B; AR023212A1; EP1200736B1; CN1365429A; CN1138919C

Abstract

Una bomba (10) que tiene un alojamiento generalmente hueco (12), un rotor anular (62) montado de manera rotatoria dentro del alojamiento (12), un estator anular (54) montado de manera fija dentro del alojamiento (12) y que rodea periféricamente el rotor (62) y un impulsor cerrado (16) alineado axialmente con el rotor anular (62). El impulsor (16) incluye un miembro tubular de entrada de fluido (26) montado de manera fija dentro del rotor anular (62), de modo que el rotor opera el rotor (62) opera de manera rotatoria al impulsor (1

Description

BOMBA PARA TUBO EN LÍNEA CON ROTOR BLINDADO SIN FLECHA Campo de la Invención La presente invención se refiere a una bomba para tubo en línea con rotor blindado y, más particularmente, a una bomba para tubo en línea con rotor sin flecha blindado. Antecedentes de la Invención Las bombas se usan en muchas aplicaciones para mover diferentes tipos de fluidos. Por ejemplo, las bombas son usadas en los sistemas de tubería que suministran agua a las calderas. Las bombas también son utilizadas en sistemas de tuberías que circulan agua de enfriamiento para los enfriadores y condensadores y transfieren el aceite de combustible. Muchos procesos químicos emplean bombas en tuberías que circulan químicos industriales en los reactores, columnas de distribución, calderas y similares. Una bomba generalmente conocida para mover fluidos en sistemas de tubería, es una bomba para tubo en línea con rotor (motor) blindado. Una bomba para tubo en línea con rotor blindado típica incluye un motor colocado en un lado de una bomba. El motor tiene un rotor encerrado o blindado con un eje que está acoplado al impulsor de la bomba para la rotación del mismo, y un estator encerrado o blindado el cual rodea periféricamente el rotor blindado. El bombeo del fluido es logrado a través de la interacción electromagnética entre el rotor blindado, y el estator blindado lo cual produce una rotación de alta velocidad del rotor. La rotación del rotor origina que el impulsor gire mediante el eje el cual conecta el impulsor al rotor.

Las bombas de rotor blindado utilizan u na porción del fluido de tratamiento de la bomba la cual es generalmente retirada del puerto de succión de la sección de la bomba y circulada a través del motor para lubricar el motor y los cojinetes de la flecha así como para remover el calor que es generado debido a la ineficiencia del motor. Esta porción del fluido entonces se vuelve a introducir en el puerto de succión de la sección de la bomba. Existen alg unas desventajas asociadas con las bombas de rotor blindado convencionales. Los cojinetes de las flechas de operación y otros componentes mecán icos relacionados agregan complejidad y aumentan el costo de dichas bombas. Además, la flecha motriz y sus componentes relacionados pueden requerir una cantidad importante de mantenimiento. Ad icionalmente, la flecha motriz aumenta la long itud de la bomba, limitando de este modo la ubicación d isponible de la bomba en los sistemas de tubería. Las bombas tradicionalmente montadas en una placa de base pueden ser sometidas a muchas fuerzas externas e impulsos debido a las cargas excesivas del tubo. Estas fuerzas e impu lsos pueden conducir a la falla prematura de la bomba. Si la bomba puede recibir dentro de un sistema de tubería, se eliminarán todas las cargas de los tubos. Por lo tanto, existe la necesidad de una bom ba para tubería en línea con rotor en flecha blindado. Sumario de la Invención U na bomba comprende generalmente un alojam iento hueco, un rotor an ular montado de manera rotatoria dentro del alojamiento , un estator anular montado de manera fija dentro del alojamiento y que rodea periféricamente al rotor, y un impulsor cerrado alineado de manera axial con el rotor anular. El impulsor incluye, un miembro de entrada de fluido tubular montado de manera fija dentro del rotor anular, de modo que el rotor opera de manera rotatoria al impulsor. Breve Descripción de los Dibujos Las ventajas, naturaleza y características adicionales de la invención serán apreciadas más completamente tomando en consideración las modalidades ilustrativas que van a ser descritas detalladamente en relación con los dibujos que la acompañan en donde: La figura 1, es una vista seccional de una bomba de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La figura 2, es una vista seccional esquemática de la sección de operación de la bomba de la figura 1; La figura 3, es una vista seccional esquemática de una sección del difusor de la bomba de la figura 1; La figura 4, es una vista seccional de la bomba de la figura 1, que ilustra el flujo de fluidos a través de la bomba durante la operación de la misma. Deberá quedar entendido, que estos dibujos son únicamente con propósitos de ilustración de los conceptos de la invención y no para escalarlos. Descripción Detallada de la Invención. La figura 1 muestra una bomba 10 de acuerdo con una modalidad de la invención. La bomba 10 está adaptada como una bomba en línea para usarla en sistemas de tubería e instalada entre un tubo de entrada 11, y un tubo de salida 13 de dicho sistema. Como la bomba 10 reside dentro del sistema de tubería, todas las cargas de los tubos son eliminadas de manera substancial. Un experto en la técnica reconocerá que la bomba 10 también puede ser adaptada para otras aplicaciones. Tal y como se ilustra en la figura 1, la bomba 10 generalmente comprende una sección de operación 12, y una sección del difusor de la bomba 14 que tiene un impulsor 16, que es integral con la sección de operación 12, eliminando de este modo la flecha motriz utilizada en las bombas convencionales. Por medio de la eliminación de la flecha motriz, se reduce de manera ventajosa la complejidad mecánica y los requerimientos de mantenimiento de la bomba 10, y se reduce su longitud, permitiendo de este modo que la bomba 10 sea colocada dentro de un sistema de tubería en ubicaciones en donde no pueden ser colocadas bombas convencionales. Como se muestran colectivamente las figuras 1 y 2, la sección de operación 12 de la bomba de la invención 10, comprende un motor convencional 18 encerrado dentro de un alojamiento 20. El alojamiento 20 incluye generalmente una pared lateral cilindrica 22 cerrada en un extremo por una pared del extremo 24 que tiene una abertura de entrada de fluido 26. La superficie exterior 28 de la pared del extremo 24 incluye una brida de montaje del tubo de entrada circular elevada 30, que rodea la abertura de entrada de fluido 26. La superficie interior 32 de la pared del extremo 24 define una colocación concéntrica de los elementos que incluye una brida cilindrica 34 que rodea la abertura de entrada de fluido 26, un receso an ular 36 al pie de la brida cilindrica 34, y una ranura anular q ue rodea la brida cilind rica 34 y el receso anular 36. Un primer coj inete del rotor cilindrico 40, está montado de manera fija en la superficie exterior de la brida cilind rica 24, y u n primer cojinete de empuje del rotor an ular 34 está asentado en el receso anu lar 36. La pared lateral cilindrica 22 del alojamiento 20 incluye u na abertura 44 q ue se comunica con el interior 46 del alojamiento 20 para permitir la conexión eléctrica al motor 1 8. El extremo abierto de la pared lateral cil indrica 22 define una brida de montaje circu lar 48 para montar la sección d ifusora de la bomba 14 a la sección de operación 1 2. Se proporciona, un relevador anu lar 50 en la periferia interior de la brida de montaje 48. El motor 1 8 de la sección de operación 1 2 puede ser u n motor de inducción de CA, un motor de magneto permanente, un motor con interruptor de reluctancia , o cualqu ier otro motor adecuado con capacidad para operar una bomba difusora. En la modalidad ilustrada, el motor 18 generalmente incluye un rotor 52 montado de manera rotatoria dentro del alojamiento 20, y un estator 54 montado de manera fija dentro del alojamiento 20 , que rodea periféricamente , el rotor 52. El estator 54 está construido en una configuración anular y generalmente está sellado herméticamente o blindado por la envoltura del estator 56 que comprende un miembro de pared cilind rica 58, y un miembro de pared en forma de anillo que se extiende hacia fuera 60. El extremo libre 62 del miembro de pared cilind rica 58, está fijado de manera sellada en la ranura anular 38 de la pared del extremo del alojamiento 24, y la porción más externa del m iembro de pared de forma de anillo 60 reside de manera hermética en el relevador anu lar 50 de la brida de montaje circular 48 del alojam iento 20. El rotor 52 también está construido de u na configuración anular y generalmente sellado herméticamente o blindado por u na envoltura del rotor 62 (rotor blindado 64) q ue encierra al rotor 52. El rotor blindado 64 tiene una primera y segunda superficie del extremo 66, 67, y superficies exterior e interior cilind ricas 68, 70 que se extienden entre las superficies del extremo 66, 67. U n cojinete del rotor 72 está montado de manera fija a la porción del rotor blindado 64 en donde se encuentran la primera superficie del extremo 66, y la superficie interior cilindrica 70. El cojinete del rotor 72 , tiene un segundo miembro de coj inete de empuje del rotor an ular 74, asentado en la primera superficie del extremo 66 del rotor blindado 64, y un segundo m iembro de coj inete del rotor cilindrico 76 asentado en la superficie interior del cilind ro 70 del rotor blindado 64. U n receso de engrane del aro de refuerzo 78 está formado en la superficie cilindrica interior 70 del rotor blindado 64 adyacente al la superficie del segundo extremo 67 del mismo. Haciendo referencia colectivamente a las figuras 1 y 3, la sección de bomba d ifusora 14 comprende el impulsor 1 6, u n colector de fluido o difusor 80 montado de manera fija al extremo abierto del alojam iento 20. El impulsor 16 generalmente es construido en una configuración cerrada convencional y comprende un miembro de disco 82, con superficies interior y exterior 84 , 86, una masa colocada centralmente 88 que emerge desde la superficie interior 84 del m ismo, una plu ralidad de aletas 90 que se extienden radialmente desde la masa 88 sobre la superficie interior 84 del miembro de discos 82, y un aro de refuerzo 92 que encierran las aletas 90, incluyendo el aro de refuerzo 92 una entrada tubular 94 que define la abertura de entrada del impulsor 95. Las aletas 90 y el aro de refuerzo 92 definen una pluralidad de puertos de descarga convencionales del impulsor que se extienden radialmente 96. La superficie exterior 86 del disco 82 incluye un receso anular 98 que retiene un primer cojinete de impulso del impulsor en forma de anillo 99, y un miembro piloto cilindrico colocado centralmente 100. El difusor 80 comprende un faldón cilindrico 102 que tiene un extremo abierto 104 con una brida de montaje circular 106, y que se apoya contra la brida de montaje 48 del alojamiento 20, y el extremo cerrado 108 definido por las paredes exterior y exterior circulares 110, 112. La pared exterior 110, tiene una abertura de salida de fluidos colocada centralmente 114. La superficie exterior 116 de la pared exterior 110 incluye una brida de montaje de tubo de la salida circular elevada 118 que rodea la abertura de salida de fluidos 114. El faldón 102 y las paredes 110, 112 definen una pluralidad de canales difusores convencionales 134 que proporcionan una trayectoria de fluido entre los puertos de descarga del impulsor 90 y la abertura de salida de fluidos 114. La pared interior 112 tiene un miembro de masa colocado centralmente 120 el cual se extiende hacia la abertura de salida de fluido 114 de la pared exterior 110. La superficie interior 122 de la pared interior 112 incluye un receso anular 124 que retiene un segundo cojinete de empuje del impulsor en forma de anillo 126, y una abertura de recepción del miembro de piloto colocados centralmente 128. El coj inete cil indrico del impulsor 1 32 está asentado en u n asiento de cojinete que tiene u na forma correspondiente 1 30 definida en la pared 129 de la abertu ra de recepción del miembro piloto 1 28. Tal y como se ilustra en la fig u ra 1 , el m iembro de entrada tubu lar del aro de refuerzo 94 del impulsor 1 6, es asentado de manera no rotatoria en el receso de engranaje 78 del rotor blindado 64, formando de este modo un ensamble integ ral de rotor blindado/impu lsor 1 36. El ensamble de rotor blindado/impulsor está colocado de manera rotatoria entre el alojamiento 20 y el difusor 80 estando montado el rotor blindado 64 en la brida cilind rica del alojamiento 34 en alineación axial con la abertura de entrada del alojam iento 26, y el impulsor 16 colocado de manera rotatoria en el difusor 80, por med io del miembro de piloto 1 00 y la abertura de recepción del miembro de piloto 1 28. El rotor y los cojinetes del impulsor 40, 42, 72, 99, 126, 1 32, permiten la rotación libre del ensamble de rotor blindado/impulsor 1 36. El bombeado de los fluidos es logrado a través de la interacción electromagnética entre el rotor 52 y el estator 54 la cual produce una rotación de alta velocidad del ensamble de rotor blindado/impulsor 1 36. Como se ilustra adicionalmente en la fig ura 1 , la bomba 1 0 incluye u n primer y segundo pasajes de flu ido de enfriamiento/lubricación 140 y 142. El primer pasaje 140 está formado por las aberturas definidas entre el estator blindado 54 y el rotor blindado 64, el rotor blindado 64 y la pared del extremo del alojam iento 24 y el rotor blindado 64 y el recubrimiento tubu lar 138.

El segundo pasaje está formado por una abertura definida entre el impulsor 16 y la pared interior del difusor 112. La figura 4 muestra el flujo de fluido durante la operación de la bomba 10. El fluido es conducido dentro de la bomba 10 a través de la abertura de entrada del alojamiento 26. Un recubrimiento tubular 138 adherido a la brida cilindrica del alojamiento 34, se extiende substancialmente a través del rotor blindado 64, y ayuda para guiar el fluido dentro del impulsor 16, y elimina substancialmente cualesquiera perturbaciones del flujo inducidas por la rotación potencial. El fluido se introduce en la entrada 95 del impulsor 16 y es descargado a través de los puertos de descarga del impulsor 96. Una porción de este fluido descargado entra en los pasajes 140, 162, en las localizaciones identificadas por los números 144, 146. El fluido que circula a través de los pasajes 140, 142, enfría y lubrica al rotor y los cojinetes del impulsor 40, 42, 72, 99, 126, 132 y también enfría al estator 54 y al rotor blindado 64. El fluido que circula en el primer pasaje 140 sale en una localización identificada por el número 148 y vuelve a entrar por la entrada del impulsor 96. El fluido que circula en el segundo pasaje 142 sale por medio de una abertura 150 en la masa del difusor 120 para ser descargado a través de la abertura de salida del fluido 114. La porción restante del fluido descargado es dirigida a través del difusor 80, y hace su descarga axial a través de la abertura de salida del fluido 114. Aunque la invención anterior ha sido descrita haciendo referencia a la modalidad anterior, se le pueden hacer varios cambios y modificaciones sin salirse del espíritu de la misma. Por consiguiente se considera que todas dichas modificaciones y cambios se encuentran dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Una bomba la cual comprende: un alojamiento generalmente hueco; un rotor anular montado de manera rotatoria dentro del alojamiento; un estator anular montado de manera fija dentro del alojamiento y el cual rodea periféricamente el rotor; y un impulsor cerrado axialmente alineado con el rotor anular, incluyendo el impulsor un miembro tubular de entrada de fluidos montado de manera fija dentro del rotor anular, operando el rotor de manera rotatoria el impulsor.
2. La bomba tal y como se describe en la reivindicación 1, la cual comprende además un colector de fluidos montado de manera fija al alojamiento y que encierra al impulsor.
3. La bomba tal y como se describe en la reivindicación 2, en donde el alojamiento incluye una brida circular que se extiende desde una superficie interior del mismo, montado el rotor anular de manera rotatoria sobre la brida circular.
4. La bomba tal y como se describe en la reivindicación 2, en donde el impulsor incluye además un perno de piloto colocado de manera rotatoria en una abertura de el colector de fluidos.
5. La bomba tal y como se describe en la reivindicación 2, en donde el colector de fluidos incluye una abertura de salida de fluidos la cual define una salida de la bomba.
6. La bomba tal y como se describe en la reivind icación 1 , en donde el alojamiento incluye una primera abertura de entrada de fluidos q ue define una entrada de la bomba, la abertu ra de entrada de fluidos del alojam iento está alineada axialmente con el rotor.
7. La bomba tal y como se describe en la reivindicación 6, en donde el colector de flu idos incluye u na abertura de salida de flu idos que define u na salida de la bomba.
8. La bomba tal y como se describe en la reivind icación 7, en donde la abertu ra de salida de fluidos del colector de flu idos está alineada axialmente con el rotor, y la abertura de entrada de fluidos del alojam iento.
9. La bomba tal y como se describe en la reivind icación 1 , en donde el rotor y el estator ambos están sellados herméticamente . 1 0. Una bomba la cual comprende: un alojamiento generalmente hueco; u n rotor anular montado de manera rotatoria dentro del alojam iento; u n estator anular montado de manera fija dentro del alojamiento y que rodea periféricamente al rotor; y u n impulsor cerrado alineado axialmente con el rotor anular, incluyendo el impu lsor u n miembro tubular de entrada de fluidos montado de manera fija dentro del rotor an ular y una pluralidad de puertos de descarga del impulsor que se extienden radialmente y q ue se com unican con el miembro de entrada de fluidos, operando el rotor de manera rotatoria al impu lsor; y un colector de fluidos montado de manera fija al alojamiento, y que encierra el impulsor, comunicando al colector de fluidos con los puertos de descarga del impulsor. 11. La bomba tal y como se describe en la reivindicación 10, en donde el impulsor incluye además un perno piloto colocado de manera rotatoria en una abertura del colector de fluidos, y el alojamiento incluye una brida circular que se extiende desde la superficie interior del mismo, estando el rotor anular montado de manera rotatoria sobre la brida circular. 12. La bomba tal y como se describe en la reivindicación 11, la cual comprende además un primer cojinete colocado entre la periferia interior del rotor y la brida circular, y un segundo cojinete colocado entre el perno piloto y la abertura. 13. La bomba tal y como se describe en la reivindicación 10, la cual comprende además un cojinete de empuje colocado entre las superficies opuestas axialmente del impulsor, y el colector de fluidos, y un segundo cojinete de empuje colocado entre las superficies axialmente opuestas del rotor y una superficie interior del alojamiento. 14. La bomba tal y como se describe en la reivindicación 10, en donde el alojamiento incluye una abertura de entrada de fluidos que define una entrada de la bomba, y un colector de fluidos que incluye una abertura de salida de fluidos que define una salida de la bomba. 15. La bomba tal y como se describe en la reivindicación 14, en donde la abertura de salida de fluidos del colector de fluidos, está alineada axialmente con el rotor y la abertu ra de entrada de fluidos del alojamiento. 1 6. La bomba tal y como se describe en la reivindicación 1 0, en donde el rotor y el estator están sellados herméticamente ambos. 1 7. Una bomba la cual comprende: un alojamiento generalmente hueco que tiene una abertura de entrada de fluidos que define una entrada de la bomba; un rotor anular sellado herméticamente montado de manera rotatoria dentro del alojamiento; u n estator anu lar sellado herméticamente montado de manera fija dentro del alojam iento y que rodea periféricamente al rotor ; y un impulsor cerrado alineado axialmente con el rotor anular, incluyendo el impulsor u n m iembro tubular de entrada de fluido montado de manera fija dentro del rotor anu lar y una pluralidad de puertos de descarga del impu lsor que se extienden radialmente, y que se comu n ican con el m iembro de entrada de fluidos, operando el rotor de manera rotatoria al impulsor; y un colector de fluidos montado de manera fija al alojamiento y que encierra el impulsor, comunicándose el colector de fluidos con los puertos de descarga del im pu lsor e incluyendo u na abertu ra de salida de fluidos q ue define una salida de la bomba. 1 8. La bomba tal y como se describe en la reivind icación 1 7, en donde el impulsor incluye además un perno piloto colocado de manera rotatoria en una abertu ra del colector de flu ido, y el alojamiento incluye una brida circular q ue se extiende desde una superficie interior del mismo, estando montado el rotor anular de manera rotatoria sobre la brida circu lar. 19. La bomba tal y como se describe en la reivindicación 18, la cual comprende además un primer cojinete colocado entre la periferia interior del rotor y la brida circular, y un seg undo cojinete colocado entre el perno piloto y la abertura . 20. La bomba tal y como se describe en la reivind icación 1 7, la cual comprende además un cojinete de empuje colocado axialmente entre las superficies opuestas del impulsor, y el colector de fluidos y un segundo cojinete de empuje colocado entre la superficies opuestas axialmente del rotor y una superficie interior del alojamiento.