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MX2008008722A - Arreglo de sello de anillo flotante flexible para bombas rotodinamicas. - Google Patents

Arreglo de sello de anillo flotante flexible para bombas rotodinamicas.

Info

Publication number
MX2008008722A
MX2008008722A MX2008008722A MX2008008722A MX2008008722A MX 2008008722 A MX2008008722 A MX 2008008722A MX 2008008722 A MX2008008722 A MX 2008008722A MX 2008008722 A MX2008008722 A MX 2008008722A MX 2008008722 A MX2008008722 A MX 2008008722A
Authority
MX
Mexico
Prior art keywords
seal arrangement
pump
ring seal
rotating element
rotating
Prior art date
Application number
MX2008008722A
Other languages
English (en)
Inventor
Aleksander S Roudnev
Randy J Kosmicki
Original Assignee
Weir Slurry Group Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Weir Slurry Group Inc filed Critical Weir Slurry Group Inc
Publication of MX2008008722A publication Critical patent/MX2008008722A/es

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D7/00Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04D7/02Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
    • F04D7/04Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being viscous or non-homogenous
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08Sealings
    • F04D29/16Sealings between pressure and suction sides
    • F04D29/165Sealings between pressure and suction sides especially adapted for liquid pumps
    • F04D29/167Sealings between pressure and suction sides especially adapted for liquid pumps of a centrifugal flow wheel

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
  • Mechanical Sealing (AREA)

Abstract

Se describe un arreglo de sello de anillo flotante para bombas rotodinámicas que comprende un anillo flexible que esta estructurado para encajar dentro de un canal circular formado por hendiduras en general concéntricas en los elementos giratorios y no giratorios de la bomba, el anillo está dimensionado además para apoyarse contra el diámetro interno de la hendidura del elemento giratorio cuando está estático y apto de expansión radial bajo fuerzas centrífugas para provocar que el anillo flexible flote en el canal circular durante la operación de la bomba o deformación bajo fuerzas centrífugas o fuerzas de presión, de tal manera que los espacios entre el anillo flexible y la hendidura en el elemento no giratorio son minimizados o eliminados.

Description

ARREGLO DE SELLO DE ANILLO FLOTANTE FLEXIBLE PARA BOMBAS ROTODINAMICAS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención es concerniente con bombas rotodinámica y es concerniente específicamente con medios para restringir la recirculación del fluido y para reducir el desgaste entre elementos giratorios y no giratorios de bombas rotodinámicas , particularmente aquellas bombas apropiadas para manejar suspensiones.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las bombas rotodinámicas, tales como bombas centrífugas, son comúnmente conocidas y usadas para bombear fluidos en muchos tipos de industrias y para muchas aplicaciones. Tales bombas comprenden en general un impulsor (elemento giratorio) alojado dentro de una caja de bomba (elemento no giratorio) que tiene una entrada de fluido y una salida de fluido de descarga. El impulsor es impulsado comúnmente por un motor externo a la caja. El impulsor es colocado dentro de la caja, de tal manera que el fluido que entra por la entrada a la caja es alimentado al centro u ojo del impulsor. La rotación del impulsor actúa sobre el fluido principalmente por la acción de los alabes del motor que, combinados con fuerza centrífuga, hacen mover el fluido a la región específica de la caja para la descarga de la salida. Ref.: 193158 La acción dinámica de los alabes combinada con fuerzas centrífugas resultantes de la rotación del impulsor, producen gradientes de presión dentro de la bomba. Se crea un área de presión más baja cerca del ojo del impulsor y un área de presión más alta resulta en el diámetro externo del impulsor y en la porción de voluta de las capas. Existe un área de cambio de presión de más alta a más baja en el espacio que se extiende generalmente entre los componentes giratorios y no giratorios. La diferencial de presión dentro de la bomba conduce a la recirculación del fluido a través del espacio radial, entre áreas de alta y baja presión. Tal recirculación del fluido, caracterizada comúnmente como fugas, da como resultado pérdida consecuente del desempeño de la bomba y en presencia de partículas sólidas, un incremento espectacular en desgaste. Por consiguiente, las bombas son estructuradas con varios dispositivos selladores, tanto sobre el lado del árbol del impulsor para impedir fugas externas sin el lado de succión del impulsor para impedir fugas de recirculación internas. Arreglos de sellado efectivos son conocidos y empleados en bombas que procesan líquido claro. Por ejemplo, la Patente Estadounidense 4 , 909 , 707 expedida a Wauiligman et al., describe un anillo de caja flotante que es colocado en el espacio radial que se extiende axialmente entre el impulsor y la caja de la bomba. Anillos de sellado flotante similares son descritos en la Patente Estadounidense No. 4 , 976 , 444 expedida a Richards y Patente Estadounidense No. 5 , 518 , 256 expedida a Gaffal. La Patente Estadounidense No. 6 , 082 , 964 expedida a Kuroiwa revela un anillo anular soportado que se permite mediante esto que flote en el fluido de los alrededores. Tales sistemas de sellado están dirigidos a impedir fugas en el espacio radial que se extiende axialmente entre los elementos giratorios y no giratorios. Estos arreglos de sellado pueden también incluir un elemento de anillo de desgaste. Un propósito del anillo de desgaste es reducir el desgaste provocado por el contacto de los componentes rígidos del sello. Cuando se usan bombas para procesar suspensiones, la materia en partículas abrasivas en la suspensión provoca desgaste entre los elementos giratorios y no giratorios (esto es, estacionarios) de la bomba. El desgaste se incrementa espectacularmente cuando se presenta la recirculación del fluido como se describe previamente. Así, un medio de sellado efectivo entre los elementos de bomba giratorios y estacionarios es deseable con el fin de reducir efectivamente la recirculación del fluido entre los elementos giratorios y estacionarios de la bomba de suspensión y reducir mediante esto efectivamente el desgaste. Varios ejemplos de arreglos de sellado para bombas de suspensión han sido revelados previamente. Algunos arreglos de sellado y/o anillo de desgaste han sido revelados para colocarse en un espacio radial que se extiende en esencia radialmente entre el impulsor y la caja de la bomba. Tales arreglos de sellado son revelados en la Patente Estadounidense No. 3 , 881 , 840 expedida a Bunjes y Patente Estadounidense No. 5 , 984 , 629 expedida a Brodersen et al., ambas de las cuales describen un anillo fijo formado en la caja de la bomba que interactúa con un elemento prominente sobre el impulsor para proporcionar un sello de laberinto y/o anillo de desgaste. Se ha notado que en general los espacios radiales que se extienden axialmente no son apropiados para manejar sujeciones debido a la alta probabilidad del entrampamiento de partículas sólidas entre los elementos giratorios y no giratorios provocando desgaste rápido en los elementos de bomba. Los espacios axiales que se extienden radialmente o espacios ahusados que sustancialmente se extienden de manera radial, son mutuamente propensos al atropamiento de sólidos. Tales arreglos de sellado y de restricción de fugas son ampliamente usados en bombas de suspensión. La patente Estadounidense 2004 / 0136825 expedida a Addie et al., revela una proyección fija ya sea sobre la caja de la bomba o sobre el impulsor para proporcionar un arreglo de restricción de fugas entre el impulsor y la caja de la bomba. La Patente Estadounidense No. 6 , 739 , 829 expedida a Addie revela un elemento de anillo flotante colocado entre el impulsor y la caja de la bomba que está también configurado con medios para recibir y distribuir el fluido de elementos y de lavado al espacio entre el impulsor y la caja de la bomba. Como otros arreglos de sellado, el sello de anillo flotante en la Patente '829 está dimensionado a propósito y configurado para proporcionar un espacio entre el impulsor y el dispositivo de sellado para impedir la fricción entre el sello y el impulsor e impedir mediante esto la recolección del sello durante la rotación del impulsor. Un componente necesario de este diseño por consiguiente es la presencia de un sistema de lavado . Los arreglos de sellado previos han sido dirigidos específicamente hasta ahora a proporcionar un sello que tiene separación suficiente que no se pone en contacto con los elementos giratorios de la bomba, específicamente para reducir o impedir el desgaste y acumulación en el sello. Como resultado, tales arreglos de sello pueden todavía ser vulnerables a la circulación del fluido indeseable y desgaste entre los elementos giratorios y estacionarios de la bomba. Además, la colocación de un arreglo de sellado dentro del ojo del impulsor en un espacio que se extiende axialmente entre la caja y el impulsor no presenta los medios más selectivos para impedir el acumulamiento de partículas sólidas y desgastes subsecuentes entre la caja y el impulsor. Así, sería ventajoso en el arte proporcionar un arreglo de sellado relativamente simple que no dependa de un sistema de lavado y que proporcione efectivamente resistencia a la recirculación y desgaste entre los elementos giratorios y no giratorios de la bomba y que esté ubicado axialmente dentro de la bomba en una posición en donde la resistencia a la recirculación y el desgaste pueda ser más efectiva.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De acuerdo con la presente invención, se proporciona un anillo de arreglo de sello flotante flexible para restringir la recirculación de fluido y limitar el desgaste entre el elemento giratorio y no giratorio de bombas rotodinámicas y está configurado para voltear o unir efectivamente el espacio que se extiende radialmente entre tales elementos giratorios y no giratorios de una manera que proporciona una resistencia más efectiva a la recirculación del fluido y el desgaste. El arreglo de anillo de sello flotante flexible es descrito en la presente con respecto al uso en una bomba centrífuga del tipo de suspensión principalmente para reducir el desgaste, pero puede ser adaptado para uso en cualquier bomba rotodinámica con un incremento resultante en desempeño de la bomba. El arreglo de anillo de sellado flotante flexible de la presente invención comprende en general un anillo fabricado de un material flexible que vuelve al anillo deformable radialmente bajo la influencia de fuerza centrífuga cuando gira. El anillo está estructurado para encajar dentro de un canal circular que comprende una hendidura circular formada en una superficie que se extiende sustancialmente de manera radial de la caja de la bomba no giratoria y una hendidura circular formada en una superficie que se extiende sustancialmente de manera radial del impulsor giratorio. El anillo flexible está dimensionado en longitud axial para encajar dentro del canal circular y abarcar axialmente el espacio axial que se extiende radialmente en la caja de la bomba y el impulsor. El anillo flexible está dimensionado particularmente con un diámetro externo que, cuando es colocado sobre el diámetro interno de la hendidura formada en el impulsor cuando el impulsor está estático (esto es, no gira) , proporciona un ajuste a presión del anillo flexible sobre el diámetro interno de la hendidura del impulsor. Consecuentemente, el diámetro interno del anillo flexible es ligeramente más pequeño que el diámetro interno de la hendidura del impulsor, de tal manera que cuando el anillo flexible es instalado en la hendidura del impulsor en el montaje, el anillo flexible debe ser estirado ligeramente para ajustarse a presión sobre el diámetro interno de la hendidura del impulsor y no ondularse cuando el impulsor está estático. En la rotación del impulsor, el anillo flexible se deforma radialmente bajo fuerza centrífuga, minimizando mediante esto los espacios entre el anillo flexible y el diámetro externo de las hendiduras en los elementos giratorios y no giratorios . Dependiendo de la velocidad de rotación del impulsor, el anillo flexible puede, de vez en cuando, ponerse en contacto con el diámetro externo del canal circular en la pared de la caja estacionaria. Además, dependiendo de la velocidad de rotación, el anillo flexible puede girar a una velocidad independiente del impulsor. La habilidad resultante del anillo flexible para flotar dentro del canal circular y para minimizar espacio, bajo estas condiciones, tiene la ventaja de restringir la recirculación del fluido entre los elementos giratorios y los giratorios de la bomba y también restringe el paso del material abrasivo a través el espacio radial entre los elementos giratorios y los no giratorios para limitar el desgaste entre los mismos. En todo momento durante la operación de la bomba, existe un diferencial de presión ya sea en un lado u otro del anillo flexible, que actúa contra la deformación radial externa del anillo flexible dentro del canal circular. Tal diferencial de presión y la habilidad del anillo para deformarse radialmente pueden ser moderados efectivamente por la presencia de alabes expulsores o alabes de bombeo hacia fuera instalados en la gualdera del impulsor de frente hacia dentro del espacio radial y colocados radialmente hacia fuera de la colocación del anillo flotante flexible. Además, la selección de las propiedades del material del anillo afectará esta deformación radial .
La colocación particular del arreglo de anillo flotante flexible en un espacio axial que se extiende radialmente entre los elementos giratorios y no giratorios de la bomba proporciona una restricción más efectiva de la recirculación de fluido y el desgaste que el que es efectuado cuando los elementos de sellado que son colocados en un espacio radial que se extiende axialmente entre elementos de bomba giratorios y no giratorios .
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS En las Figuras, se ilustran lo que se considera es el mejor modo para llevar a cabo la invención: La Figura 1 es una vista en perspectiva de una porción de una bomba rotodinamica que ilustra la colocación del arreglo de sello de anillo flotante de la presente invención; La Figura 2 es una vista en sección transversal de una porción de una bomba que ilustra además la colocación del arreglo de sello de anillo flotante de la presente invención; La Figura 3 es una vista ampliada del canal circular que ilustra el anillo flotante que emplea un anillo más elástico y en donde el elemento giratorio está estático; La Figura 4 es una vista ampliada del canal circular que ilustra el arreglo de sello de anillo restante en donde el anillo es fabricado de un material menos elástico y el elemento giratorio está estático; La Figura 5 es una vista ampliada del canal circular que ilustra adicionalmente el arreglo de sello de anillo flotante en una modalidad alternativa del canal circular; La Figura 6 es una vista ampliada del canal circular que ilustra la posición del anillo cuando el elemento giratorio gira a tal velocidad que las fuerzas de presión dominan con respecto a las fuerzas centrífugas; La Figura 7 es una vista ampliada del canal circular que ilustra el arreglo de sello de anillo flotante cuando el anillo giratorio está en rotación con una velocidad suficiente para permitir que las fuerzas centrífugas equilibren la acción de las fuerzas de presión, permitiendo mediante esto que el anillo flexible flote.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las figuras 1 y 2 ilustran una porción de una bomba rotodinámica 10 que comprende en general una caja de bomba 12 . La caja de bomba ilustrada 12 está en general estructurada con una entrada de fluido colocada axialmente 14 , una sección de voluta 16 y una salida de fluido o descarga que se extiende tangencialmente 18 . En particular, la configuración de la caja de la bomba 12 que es ilustrada en la Figura 1 , la caja 12 de la bomba está estructurada adicionalmente con un recubrimiento interno del lado de succión lateralmente y un revestimiento interno 22 del lado impulsor integral (no visible en la Figura 1 ) . Alternativamente, la caja 12 de la bomba puede ser formada con un revestimiento lateral de succión separado 20 y revestimiento interno lateral impulsor separado 22 como se muestra en la Figura 2 . La bomba ilustrada es de un tipo de suspensión centrífuga. Sin embargo, la configuración de la bomba rotodinámica 1.0 ilustrada en las Figuras 1 y 2 es a manera de ejemplo solamente y el arreglo de sello de anillo flotante de la presente invención no está limitado al uso en el tipo de bomba ilustrada. La bomba 10 comprende adicionalmente un impulsor 16 que gira dentro de la caja de bomba 12 . Como se ve mejor en la Figura 2 , el impulsor 26 es conectado a un árbol impulsor 28 que se extiende a través de la caja de la bomba 12 y hace girar el impulsor 26 . El impulsor 26 está configurado con por lo menos un alabe 30 que se extiende radialmente hacia fuera del eje en o cerca del ojo 27 (Figura 2 ) del impulsor 26 . La configuración del impulsor 26 puede variar considerablemente. Sin embargo, a manera de ejemplo solamente, el impulsor ilustrado 26 está configurado adicionalmente con una gualdera frontal 32 y una gualdera posterior 34 . Como se ve mejor en la Figura 1 , la gualdera frontal 32 puede estar estructurada con uno o más alabes expulsores 36 , pero el impulsor puede también estar estructurado sin alabes expulsores. En la presente invención, el impulsor 26 es formado con una superficie que se extiende radialraente 40 . Una hendidura que se extiende axialmente 42 es formada en la superficie 401 del impulsor 26 . Asimismo, la caja de la bomba 12 y específicamente el revestimiento interno del lado de succión 20 aquí ilustrado, es formada con una superficie que se extiende radialmente 44 que es opuesta a y espaciada de la superficie que se extiende radialmente 40 del impulsor 26 . Un espacio axial 43 , como se ve mejor en la Figura 2 , es formado mediante esto entre las dos superficies opuestas 40 , 44 y se extiende en una dirección radial a lo lejos del eje rotacional 48 del impulsor 26 . La superficie que extiende radialmente 44 de la caja de la bomba 12 es formada asimismo con una hendidura que se extiende axialmente 50 que está en general alineada con la hendidura 42 formada en la superficie radial 40 del impulsor 26 . Mediante esto, las hendiduras alineadas 42 , 50 forman en general un canal circular 52 (Figura 2 ) que abarca el espacio axial 46 entre el impulsor giratorio 26 y la caja de la bomba estacionaria 12 . En particular, la hendidura 42 del impulsor 26 es formada con un diámetro interno 56 , como se ve mejor en la Figura 1 . Un anillo 60 está dimensionado para ser recibido y ser colocado dentro del canal circulante 52 formado por las dos hendiduras 42 , 50 . El anillo 60 es dimensionado en longitud axial para encajar dentro del canal circular 52 formado por las dos hendiduras 42, 50 y el anillo 60 abarca el espacio axial que se extiende radialmente 46 entre el impulsor giratorio 26 y la caja de la bomba no giratoria 12. La Figura 3 proporciona una ilustración ampliada del anillo 60 colocado dentro del canal circular 52 e ilustra algunos de los elementos adicionales de la presente invención. Se debe notar primero que las Figuras 3 y 4 ilustran en particular el arreglo de4 sello de anillo flotante de la presente invención cuando el impulsor 26 está estático o no giratorio. Cuando el impulsor 16 no está girando, se puede ver que el anillo flexible 60 está dimensionado de tal manera que el diámetro interno 62 del anillo flexible 60 se pone en contacto con el diámetro interno 56 de la hendidura 42 del impulsor 26. Las Figuras 3 y 4 ilustran adicionalmente el principio de que el ancho radial de la hendidura 42 y el impulsor 26 pueden ser dimensionados diferentemente del ancho radial de la hendidura 50 de la caja de la bomba 12. Esto es, el ancho radial de la hendidura 42 es obtenido por la distancia radial entre el diámetro interno 56 y el diámetro externo 64 de la hendidura 42. Asimismo, el ancho radial de la hendidura 50 en la caja de la bomba 12 es definido por la distancia radial entre el diámetro interno 66 y el diámetro externo 68 de la hendidura 50. Como se ve en la Figura 3 , el ancho radial de la hendidura 50 en la caja de la bomba 12 puede ser más ancho que el ancho radial de la hendidura 42 en el impulsor 26 . Los sellos, en general, compensarán la desalineación radial de los elementos giratorios y no giratorios de una bomba. Las desalineaciones potenciales de las hendiduras respectivas 42 , 50 en el impulsor 26 y caja de la bomba 12 pueden ser compensados mejor en la presente invención al formar una hendidura 50 en la caja de la bomba 12 que tiene un ancho radial más amplio, como se muestra en las Figuras 3 y 4 . Idealmente, la hendidura 42 en el impulsor 26 y la hendidura 50 en la caja de la bomba 12 estarán en general alineados, de tal manera que el diámetro externo 64 de la hendidura 42 será igual o ligeramente menor que el diámetro externo 58 de la hendidura 50 y el diámetro interno 56 de la hendidura 52 será ligeramente más pequeño que el diámetro interno 66 de la hendidura 50 . Sin embargo, como se ve además en la Figura 5 , las hendiduras 42 , 50 pueden ser dimensionadas respectivamente de tal manera que el diámetro externo 68 de la hendidura 50 en la caja de la bomba 12 sea ligeramente menor que el diámetro externo 64 de la hendidura 42 (esto es, tal como se determina por una medición comparativa del eje central 48 de la bomba) . En tal configuración como aquella mostrada en la figura 5 , en anillo flexible 60 puede, de vez en cuando, ponerse en contacto con el diámetro externo 68 de la hendidura 50 como se describe más plenamente más adelante en la presente.
Las Figuras 3 y 4 también ilustran modalidades alternativas del anillo flexible 60 , en donde se usan materiales de diferente elasticidad en el anillo flexible 60 . específicamente, la Figura 4 ilustra un anillo flexible 60 que es fabricado de un material menos elástico de tal manera que, en el montaje de la bomba y el conjunto de anillo de sello flotante flexible, el diámetro interno 62 del anillo flexible 60 estará en contacto con el diámetro interno puede ser de la hendidura 42 en el impulsor 26 , pero aquella porción 70 del anillo flexible 60 que reside en la hendidura 50 de la caja de bomba 12 no tocará ni el diámetro interno 66 ni el diámetro externo 68 de la hendidura 50 . Alternativamente, como se muestra en la Figura 3 , el anillo flexible 60 puede ser fabricado de un material más elástico, de tal manera que cuando el impulsor 26 está estático, el diámetro interno 62 de aquella porción 70 del anillo flexible 60 que reside en la hendidura 50 de la caja de bomba 12 se inclina ligeramente de manera radial hacia abajo del diámetro interno 66 pero no se pone en contacto con el diámetro interno 66 de la hendidura 50 . Se puede notar que la Figura 4 es también una representación de la colocación relativa del anillo más elástico 60 mostrado en la Figura 3 cuando la rotación del impulsor 26 es de tal manera que el diámetro interno 62 del anillo flexible 60 todavía está en contacto con el diámetro interno 56 de la hendidura 42 , pero se ejerce suficiente fuerza centrífuga sobre aquella posición 60 del anillo flexible 60 que reside en la hendidura 50 que la porción 70 convierta al deformarse radialmente hacia fuera. El anillo flexible 60 de la presente invención es fabricado de material elástico que permite que el anillo 60 se deforme radialmente hacia fuera bajo fuerzas centrífugas aplicadas al anillo 60 mediante rotación del impulsor 26 . El anillo 60 es inversamente apto de contraerse radialmente hacia dentro otra vez, de tal manera que el diámetro interno 62 del anillo flexible 60 se pone en contacto con el diámetro interno 56 de la hendidura 42 cuando el impulsor 26 se detiene de girar o cuando la rotación del impulsor 26 no es suficiente para mantener la expansión radial del anillo 60 . El anillo 60 puede ser fabricado de cualquier material rodeado que proporciona las capacidades de deformación radial como se describen. Algunos materiales ejemplares incluyen pero no están limitados a polímeros de baja fricción. La Figura 6 ilustra la colocación inicial del anillo flexible 60 cuando el impulsor 26 está girando. Esto es, cuando el impulsor 26 comienza a girar a una velocidad más baja, el anillo flexible 60 comienza a girar cuando el impulsor 26 como consecuencia del hecho de que el diámetro interno 62 del anillo flexible 60 está en contacto con el diámetro interno 56 de la hendidura 42 , como se describe previamente. En este punto, las fuerzas debidas al diferencial de presión que actúa sobre el anillo flexible 60 dominan con respecto a las fuerzas centrifugas ejercidas sobre el anillo 60 debido a la rotación, lo que puede provocar que el anillo flexible 60 se ponga en contacto con el diámetro interno 56 de la hendidura 50 en la caja de bomba 12 . A medida que la velocidad de rotación del impulsor 26 se incrementa, las fueras centrífugas que actúan sobre el anillo flexible 60 provoca que se deformen radialmente hacia fuera, de tal manera que el diámetro interno 62 del anillo 60 ya no se pone en contacto ni con el diámetro interno 56 de la hendidura 42 en el impulsor 26 o en el diámetro interno 66 de la hendidura 50 en la caja de bomba 12 . En aquel punto, el anillo 60 está flotando en el canal circular 52 , como se ilustra en la Figura 7 . Cuando el impulsor 26 está girando durante la operación de la bomba, se crea un diferencial de presión de tal manera que existe alta presión sobre el lado A del anillo flexible 60 y existe baja presión en el lado B del anillo flexible 60 . La alta presión ejercida sobre el anillo 60 del lado A del anillo es contrarrestada por las fuerzas centrífugas ejercidas sobre el anillo flexible 60 y consecuentemente el anillo flexible 60 es mantenido en un estado de flotación dentro del canal circular 52 como se ilustra en la Figura 7 . La flotación del anillo flexible 60 en canal circular 52 reduce la fricción superficial entre el anillo flexible 60 y las paredes internas del canal circular 52 . A medida que el anillo flexible 60 comienza a flotar en el canal circular 52 , las fuerzas centrífugas en el anillo flexible 60 disminuyen y el anillo flexible 60 se comenzará a deformar radialmente hacia dentro con un contacto consecuente entre el diámetro interno 62 del anillo flexible 60 y el diámetro 56 de la hendidura 42 del impulsor 26 . Cuando se hace tal contacto entre el anillo flexible 60 y la hendidura 42 , las fuerzas centrífugas que actúan sobre el anillo flexible 60 provocan que flote dentro del canal circular 52 . Así, el anillo flexible 60 fluctuará entre un primer estado de flotar en el canal circular 52 libre del impulsor 26 y un segundo estado de ponerse en contacto con el impulsor 26 como se describe. Estos estados fluctuantes son también influenciados por la velocidad proporcional del impulsor 26 . Las presiones diferenciales entre el lado A y el lado B del anillo flexible 60 influyen además en la posición del anillo flexible 60 en el canal circular 52 en cualquier tiempo dado. Como se muestra en la Figura 6 , por ejemplo, cuando las fuerzas de' presión sobre el lado A dominan sobre las fuerzas centrífugas ejercidas sobre el anillo flexible 60 , el anillo flexible 60 puede ser forzado en contacto con el diámetro interno 56 de la hendidura 42 y aquella porción 70 del anillo flexible 60 que reside en la hendidura 50 de la caja de la bomba 12 puede ponerse en contacto con el diámetro interno 66 de la hendidura 50 . Otra vez, la Figura 7 ilustra una situación en donde las fuerzas de presión del lado A del anillo flexible 60 son contrarrestadas con las fuerzas centrífugas ejercidas sobre el anillo flexible 60 . También se puede notar que las presiones diferenciales que son ejercidas sobre el anillo flexible 60 son influenciadas por la existencia de alabes expulsores colocados a lo largo de la superficie radial de la gualdera del impulsor y la configuración y/o dimensión de aquellos alabes expulsores. Esto es, la existencia de alabes expulsores en general tiende a disminuir las fuerzas de presión ejercidas sobre el lado A del anillo flexible 60 . También, la dimensión de longitud radial de los alabes expulsores influenciará las fuerzas de presión y mediante esto influenciará la deformación radial del anillo flexible 60 . El anillo 60 que une el espacio axial 46 incrementa la resistencia hidráulica del espacio axial 46 a la recirculación del fluido entre el impulsor giratorio 26 y la caja de la bomba estacionaria. 12 . Consecuentemente, la resistencia de recirculación del fluido también incrementa la resistencia a las partículas abrasivas en el fluido de infiltrarse entre los elementos giratorios y no giratorios de la bomba, reduciendo mediante esto el desgaste entre los mismos . Además, la habilidad del anillo 60 para flotar en el canal circular 52 reduce las pérdidas mecánicas debidas a la fricción y reduce el desgaste en el anillo 60 mismo como resultado de la velocidad rotacional reducida. El anillo 60 del arreglo de sello de anillo flotante es mostrado en las Figuras 1- 5 teniendo una sección transversal especialmente rectangular. Sin embargo, el anillo 60 puede ser estructurado con una geometría de sección transversal diferente de aquella ilustrada. El anillo 60 puede ser fabricado mediante medios bien conocidos y apropiados, tales como moldeo. Asimismo, las hendiduras 42 , 50 formadas respectivamente en los elementos giratorios y no giratorios de la bomba pueden ser formados mediante cualesquier medios apropiados, tales como moldeo o maquinado. Se puede apreciar además que la simplicidad del canal circular 52 y el arreglo de anillo flexible 60 facilitan extensamente el voltaje del arreglo de sello de anillo flotante durante el montaje de la bomba. Como se muestra además en la Figura 2 , el conjunto de anillo flotante flexible 74 de la presente invención puede ser empleado en conexión con el revestimiento del lado de succión 20 de la caja de la bomba 12 como se describe hasta ahora y puede ser usado en el revestimiento del lado impulsor 22 , también para proporcionar resistencia a la recirculación del fluido y desgaste entre el revestimiento del lado impulsor 22 y el impulsor 26 . El arreglo de sello de anillo flotante flexible de la presente invención es concerniente en particular con el uso de bombas rotodinámicas del tipo que son usadas para procesar suspensiones. Sin embargo, aquellos de habilidad en el arte apreciarán las ventajas proporcionadas por el arreglo de sello de anillo flotante flexible de la presente invención y apreciarán que la invención puede ser adaptada para uso en una variedad de tipos de bombas rotodinámicas. De aquí, la referencia en la presente a detalle o modalidades específicas de la invención son a manera de ilustración solamente y no a manera de limitación. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar ala práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (17)

  1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un arreglo de sello de anillo flotante para bombas rotodinámicas , caracterizado porque comprende: un elemento no giratorio de una bomba rotodinámica que tiene una superficie que se extiende radialmente y una hendidura formada en la superficie que se extiende radialmente del elemento no giratorio; un elemento giratorio de la bomba que tiene una superficie que se extiende radialmente y una hendidura formada en la superficie que se extiende radialmente del elemento giratorio, que está en alineación general con la hendidura formada en el elemento no giratorio para formar mediante esto un canal circular y un anillo flexible dimensionado para encajar en' el canal circular, el anillo flexible es deformable radialmente para flotar intermitentemente dentro del canal circular cuando la bomba está en operación.
  2. 2. El arreglo de sello de anillo flotante de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la hendidura de elemento giratorio tiene un diámetro interno y en donde el anillo flexible tiene un diámetro interno que es ligeramente menor que el diámetro interno de la hendidura, de tal manera que cuando el impulsor no está girando, el anillo flexible está en contacto con el diámetro interno de la hendidura .
  3. 3. El arreglo de sello de anillo flotante de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el anillo flexible es fabricado de un polímero de baja fricción.
  4. 4. El arreglo de sello de anillo flotante de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la hendidura del elemento giratorio tiene un ancho radial y la hendidura del elemento no giratorio tiene un ancho radial que es mayor que el ancho radial del la hendidura de elemento giratorio .
  5. 5. El arreglo de sello de anillo flotante de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento no giratorio es la caja de la bomba.
  6. 6. El arreglo de sello de anillo flotante de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la caja de la bomba es el revestimiento interno del lado de succión de la bomba.
  7. 7. El arreglo de sello de anillo flotante de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la caja de la bomba es el revestimiento interno del lado impulsor de la bomba.
  8. 8. El arreglo de sello de anillo flotante de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el elemento giratorio es un impulsor.
  9. 9. Un arreglo de sello de anillo flotante para bombas rotodinámicas , caracterizado porgue comprende: un elemento estacionario de una bomba que tiene una superficie que se extiende radialmente; un elemento giratorio de la bomba que tiene una superficie que se extiende radialmente opuesta a y espaciada axialmente de la superficie que se extiende radialmente del elemento estacionario para formar un espacio axial entre los mismos; una hendidura formada en la superficie que se extiende radialmente del elemento estacionario y una hendidura formada en la superficie que se extiende radialmente del elemento giratorio alineada en general con la hendidura formada en el elemento estacionario, para proporcionar mediante esto un canal circular que abarca el espacio axial; un anillo flexible colocado dentro del canal circular y dimensionado para abarcar el espacio axial.
  10. 10. El arreglo de sello de anillo flotante de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el canal circular tiene un diámetro interno detenido por lo menos en parte con la hendidura en el elemento giratorio y en donde el anillo flexible tiene un diámetro interno que es ligeramente menor que el diámetro interno de la hendidura para proporcionar un ajuste a presión del anillo flexible sobre el diámetro interno del elemento giratorio cuando el elemento giratorio no está girando.
  11. 11 . El arreglo de sello de anillo flotante de conformidad con la reivindicación 9 , caracterizado porque el anillo flexible es deformable radialmente bajo fuerzas centrífugas .
  12. 12 . El arreglo de sello de anillo flotante de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado porque el anillo flexible es además suficientemente flexible radialmente para deformarse radialmente hacia dentro, dentro de la hendidura formada en el elemento no giratorio bajo fuerzas de presión.
  13. 13 . El arreglo de sello de anillo flotante de conformidad con la reivindicación 9 , caracterizado porque el elemento giratorio es un impulsor.
  14. 14 . El arreglo de sello de anillo flotante de conformidad con la reivindicación 9 , caracterizado porque el elemento estacionario es una porción de la caja de la bomba.
  15. 15 . El arreglo de sello de anillo flotante de conformidad con la reivindicación 9 , caracterizado porque el anillo flexible es colocado en el lado de succión de la bomba.
  16. 16 . El arreglo de sello de anillo flotante de conformidad con la reivindicación 9 , caracterizado porque la caja de la bomba es el revestimiento interno del lado impulsor de la bomba.
  17. 17. El arreglo de sello de anillo flotante de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la hendidura formada en el elemento estacionario y la hendidura formada en el elemento giratorio cada uno tienen un ancho radial, el ancho radial de la hendidura en el elemento estacionario es igual o mayor que el ancho radial de la hendidura en el elemento giratorio.
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