MXPA98008881A - Bomba de tipo centrifuga, o semi-axial, para bombear aguas residuales - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una bomba tipo medio axial ocentrífuga para bombear aguas residuales, la bomba estácaracterizado porque comprende:un alojamiento de bomba que tiene una pared que incluye por lo menos una ranura de alimentación definida en el mismo, una entrada cilíndrica y una salida;y un impulsor que tiene un cubo central, por lo menos una paleta con bordes guía de barrido inverso, una flecha impulsora que tiene un eje, los bordes guía de por lo menos una paleta estáen un plano esencialmente perpendicular a la flecha impulsora;la por lo menos una ranura de alimentación en la pared del alojamiento de la bomba arreglada en una superficie de la pared opuesta a la por lo menos una paleta del impulsor, la por lo menos una ranura de alimentación estáubicada corriente arriba delárea de los bordes guía de la por lo menos una paleta, la por lo menos una ranura de alimentación dirige desde la entrada hacia la salida y barre en la dirección de rotación del impulsor, la por lo menos una ranura de alimentación tiene un primer lado que conecta con la superficie de la pared con una conexión suave, y un segundo lado dirigido en forma ortogonal generalmente opuesto que se transforma en forma continua dentro de un fondo generalmente elíptico.

Description

Descripción de la invención La invención es concerniente con un rotor de bomba y más precisamente con un rotor de bomba para bombas centrifugas o semi-axiales -.para el bombeo de fluidos, principalmente aguas residuales. En la literatura, hay muchos tipos de bombas y rotores de bombas para este propósito descrito, sin embargo, todas tienen ciertas desventajas. Los más preocupantes son los problemas concernientes con la obturación y la baja eficiencia. Las aguas residuales o cloacales (de alcantarilla) contienen muchos tipos diferentes de contaminantes, la cantidad y estructura de los cuales dependen de la temporada o estación del año y del tipo de área de la cual el agua emana. En las ciudades, el material plástico, artículos higiénicos, textiles, etc., son comunes, en tanto que las áreas industriales pueden producir partículas de desgaste. La experiencia demuestra que los problemas peores son los jirones o rebabas y los semejantes los cuales se adhieren a los bordes delanteros de los alabes y se enrollan alrededor del cubo del rotor. Tales incidentes provocan frecuentes intervalos o interrupciones del servicio y una eficiencia reducida. En agricultura y en la industria de la pulpa se utilizan diferentes clases de bombas especiales, las cuales REF: 28322 deben manejar paja, hierbas, hojas y otros tipos de material orgánico. Para este propósito, los bordes delanteros de los alabes se barren hacia atrás con el fin de provocar que los contaminantes sean alimentados o expulsados hacia afuera a la periferia, en lugar de adherirse a los bordes. Diferentes tipos de medios de desintegración se utilizan frecuentemente para cortar el material y hacer el flujo más fácil. Ejemplos se muestran en los documentos SE-435 952, SE-375 831 y US-4 347 035. A medida que los contaminantes en las aguas residuales son de otros tipos más difíciles de manejar y a medida que los tiempos de operación para las bombas de aguas residuales son normalmente mucho más largos, las bombas especiales mencionadas anteriormente, no satisfacen los requerimientos cuando se bombea agua residual o aguas cloacales, ni desde un punto de confiabilidad ni desde un punto de vista de eficiencia. Una bomba para aguas cloacales o aguas residuales opera frecuentemente hasta 12 horas al dia, lo cual significa que el consumo de energía depende en gran parte de la eficiencia total de la bomba. Las pruebas han demostrado que es posible mejorar la eficiencia hasta por 50% para una bomba de aguas residuales de acuerdo a la invención, en comparación con las bombas de agua residuales conocidas. Ya que el costo del ciclo de vida para una bomba impulsada eléctricamente es determinado en general normalmente por el costo de energía (aproximadamente 80%) , es evidente que tal incremento sensacional será extremadamente importante. En la literatura, los diseños de los rotores de bomba se describen muy en general, en especial con respecto al barrido de los bordes delanteros. No existe una definición que no sea ambigua del barrido. Las pruebas han demostrado que el diseño de la distribución del ángulo de barrido sobre los bordes delanteros es muy importante con el fin de obtener la capacidad de autolimpieza necesaria del rotor de la bomba. La naturaleza de los contaminantes también requiere diferentes ángulos de barrido con el fin' de proporcionar una buena función. La literatura no da ninguna información con respecto a lo que se necesita con el fin de obtener un deslizamiento, transporte de los contaminantes hacia afuera, en una dirección radial a lo largo de los bordes delanteros de los alabes. Lo que se menciona en general es que los bordes deben ser de ángulo obtuso, de recorrido o barrido hacia atrás. Véase por ejemplo, SE-435 952. Cuando se bombean contaminantes más pequeños tales como hierba u otro material orgánico, los ángulos relativamente pequeños pueden ser suficientes con el fin de obtener el transporte radial y también para desintegrar los contaminantes erv la ranura entre el rotor de la bomba y el alojamiento o caja o carcaza circundante. En la práctica, la desintegración se obtiene al ser cortadas las partículas por medio del contacto con el rotor y el alojamiento cuando el primero gira a una velocidad periférica de 10 a 25 m/s. Este proceso de corte es mejorado por las superficies que se proveen con dispositivos de corte, ranuras o los semejantes. Diferentes clases de muescas y medios cortantes se describen en los documentos SE-435 952 y SE-375 831. Tienen en común que el alabe está localizado detrás de un reborde. Esto significa un costo considerable de pérdida de eficiencia en comparación con un contorno uniforme el cual se usa en bombas de alta eficiencia para agua limpia. En el documento SE-435 952 se muestra una modalidad en donde una abertura axial está localizada detrás de un resalto. La teoría es que los -contaminantes serán alimentados hacia afuera de la abertura mediante los alabes que tienen bordes delanteros de fuerte barrido hacia atrás. Sin embargo, esta modalidad descrita muy en general, no es apropiada para bombear contaminantes pesados contenidos en las aguas clocacales. En el documento SE-375 831 se describe una solución que utiliza el principio opuesto de que los contaminantes son transportados hacia el centro, a lo lejos de la ranura. Este hecho, en combinación con el resalto mencionado previamente, hace la alimentación a la ranura imposible. Como se menciona anteriormente, es una condición de que los bordes delanteros de los alabes sean barridos fuertemente hacia atrás con el fin de hacer posible al transporte de los contaminantes hacia afuera y a la ranura en la periferia. Si esto no se obtiene, se presentarán muy pronto serias interrupciones. Los rotores de bombas de este tipo se describen en los documentos SE-9704222 y SE-9704223-8. En donde los contaminantes se deslizan hacia afuera y llegan a la ranura entre el alabe y la pared del alojamiento de la bomba, hay un riesgo, sin embargo, de que todavía se adhiera a la periferia del borde delantero y se obture dentro de la ranura. En el documento DE-614 426 se muestra un dispositivo diseñado para resolver tales problemas, sin la necesidad del resalto mencionado previamente. Las bomba es una bomba centrifuga que tiene un enLace muy agudo desde la entrada axial a la parte radial del canal de flujo. La periferia del borde delantero en este documento está localizada corriente abajo del enlace en la parte radial del canal . Se menciona además un dispositivo el cual tiene una muesca o hendidura sólida en frente del borde delantero con una altura decreciente hasta una cuchilla cortante, seguida por una -hendidura o acanaladura formada en espiral con sección transversal triangular y esquinas agudas y la cual se ensancha hacia la perJLferia. Además, se afirma que el principio básico para este tipo de solución es que los medios de corte reemplazables deben desintegrar los contaminantes. Si estos fallan, por ejemplo si los medios de corte se mellan, la consecuencia será que la altura disminuida de la muesca comprimirá los contaminantes para obturar el área en donde es de un valor mínimo, esto es dentro del área de los medios de corte. La patente mencionada anteriormente describe asi una solución la cual, bajo ciertas condiciones, puede obtener una capacidad de autolimpieza, pero que tiene desventajas importantes concernientes con la eficiencia, la resistencia al desgaste y la duración. Además, no se dan detalles acerca de las condiciones muy importantes con respecto a los bordes delanteros de los alabes y asi no tiene significado intentar aplicar este dispositivo descrito cuando se bombean aguas residuales. La invención es concerniente con un dispositivo para bombear aguas residuales y que elimina las desventajas combinadas con las soluciones previamente conocidas. La invención se describe en más detalle a continuación con referencia a los dibujos adjuntos.

La figura 1 muestra una vista tridimensional de un alojamiento de .bomba, la figura 2 es un corte radial a través de una vista esquemática de una bomba de acuerdo con la invención, la figura 3 es. una vista axial esquemática hacia la superficie del alojamiento de la bomba y la figura 4 es un corte cilindrico a través de una hendidura en la superficie del alojamiento de la bomba. En los dibujos 1 representa un alojamiento de bomba centrifuga que tiene una entrada cilindrica 2. 3 representa un rotor de bomba con un cubo 4 cilindrico y un alabe 5. 6 representa el borde delantero del alabe, 7 la pared del alojamiento de la bomba, 8 una hendidura en la pared, 9 es la dirección de rotación y z representa el eje de rotación. 10 y 11 representan los bordes de la hendidura 8, 12 representa una superficie en la hendidura, 13 representa el fondo de la hendidura y h su profundidad. Un principio importante con la invención es que los contaminantes en el liquido bombeado no son desintegrados por los medios de corte. Por el contrario, se utiliza una construcción mucho más robusta que alimenta los contaminantes hacia afuera a la periferia. Esto significa que la vida de la máquina es incrementada considerablemente, en especial cuando se bombean partículas desgastantes. El diseño también es estable, lo que significa que se presentará una disminución del desgaste sobre la pared del alojamiento de la bomba. La invención es concerniente con una bomba que tiene un tipo especial de ro¿or 3 de bomba, en donde los bordes delanteros 6 del alabe o alabes 5 están localizados corriente arriba del alojamiento de la bomba, esto es, dentro de la entrada cilindrica 2 y en donde los bordes delanteros caen en un plano perpendicular al eje de rotación z del rotor. De acuerdo con la invención, una o varias muescas, hendiduras 8 se proveen en la pared del alojamiento de la bomba y las cuales se extienden sobre una superficie 7 opuesta al rotor, esto es, desde la entrada 2 esencialmente cilindrica a la superficie del alojamiento de la bomba esencialmente axial y que tiene una forma especificada posteriormente en la presente. La hendidura o hendiduras 8 cooperan con los bordes delanteros 6 del alabe o alabes, de tal manera que los contaminantes son alimentados en la dirección de la salida de la bomba. Con el fin de asegurar la alimentación a través de la bomba y asegurarse de otras ventajas en comparación con la técnica conocida, se le proporciona a la hendidura 8 una ruta y geometría especiales. En la figura 4 se muestra la forma de un corte cilindrico a través de la hendidura, caracterizada por una conexión uniforme 10 a la superficie 7 del alojamiento de 'la bomba, en el Lado desde el cual pasa el rotor. El lado opuesto 11 de la hendidura en el corte de cilindro mencionado es, con relación a^J-a pared del alojamiento de la bomba, principalmente ortogonal a la superficie 12, la cual se transforma de manera continua a un fondo principalmente elíptico, el cual tiene un eje transversal caracterizante, la longitud del cual es por lo menos dos veces la profundidad de la hendidura. Este redondeo del fondo es importante ya que partículas de desgaste serán transportadas desde la superficie 7 mediante corrientes secundarias y asi el desgaste sobre dicha superficie será considerablemente reducido . Entre la conexión uniforme 10' a la superficie 7 y el fondo 13 de la hendidura se encuentra una transición principalmente lineal 14. El ángulo ? entre la transición y la superficie 7 debe caer dentro del intervalo de 2 a 25 grados, en donde ? se define como: ? = are tan (?z/ (r»?T) ) en donde ?z es el desplazamiento axial y r«?T es la extensión tangencial.

La figura 3 muestra el ángulo de barrido ß de la hendidura 8, en'donde ß = are tan (^Tdr-dr + dz»dz) / (r«d?) y en donde dr, dT y dz son desplazamientos infinitesimales a lo largo del borde de la hendidura. De acuerdo a la invención, el ángulo de barrido ß tendrá un valor entre 10 y 45 grados a lo largo de todo su recorrido, con el fin de obtener el mejor resultado. Mediante la presente invención se obtienen varias ventajas cuando se comparan con las soluciones conocidas hasta ahora. Se podrían mencionar las siguientes: Se elimina la necesidad de medios de corte permanentes o reemplazables, ya que la función de alimentación se encarga del cuidado de los contaminantes y de separarlos. La hendidura de barrido 8 actúa como un sello de ranura, el cual efectúa un incremento directo de la eficiencia a medida que se reducen las fugas a través de la ranura. Se obtiene una reducción del desgaste de la superficie adyacente a la hendidura, ya que las partículas de desgaste son eliminadas de esta área, después de haber pasado a través de la hendidura. De esta manera, también se mantiene una buena eficiencia cuando las aguas residuales contienen partículas de desgaste. Se obtiene una larga vida, ya que el medio bombeado provoca un desgaste el cual conserva las formas originales de los detalles. Esto significa que se mantiene un buen funcionamiento, también después de un cierto desgaste . El dispositivo está adaptado para un rotor de bomba que tiene una forma óptima desde un punto de vista de , desempeño, ya que el recorrido de la hendidura 8 se transforma de una dirección axial a una dirección radial. Se hace constar que, con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos a que la misma se refiere. Habiéndose descrito la invención como antecede, ser reclama como propiedad lo contenido en las siguientes

Claims (5)

1. Reivindicaciones 1. Una bomba de tipo centrifuga, o semi-axial, para bombear aguas residuales, que comprende: un alojamiento de la bomba, que tiene una encada cilindrica y un rotor que consiste de un cubo central y uno o varios alabes con bordes delanteros que son barridos hacia atrás, caracterizada porque los bordes delanteros de los alabes están localizados en un plano principalmente perpendicular al eje del rotor y porque una o varias hendiduras de alimentación se arreglan en la pared del alojamiento de la bomba sobre una superficie opuesta a los alabes, las hendiduras están localizadas corriente arriba del área de los bordes delanteros, se encauzan desde la entrada hacia la salida y son barridas en la dirección de rotación del rotor.
2. 2. Una bomba de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el ángulo de barrido, esto es, el ángulo entre el borde de la hendidura y un arco que tiene el eje del rotor como su centro, en cada punto sobre aquel borde y definido como: ß = are tan ( ~J (dr»dr + dz* z / (r«d?))f tiene un valor de entre 10 y 45 grados a lo largo de toda su ruta o recorrido, en donde dr, dT y dz son desplazamientos longitudinales a lo largo del borde de la hendidura.
3. 3. Una bomba de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque un corte cilindrico, a través de la hendidura, muestra una conexión uniforme a la superficie del alojamiento de la bomba, en el lado desde el cual pasa el rotor, con un ángulo entre la parte inclinada o pendiente de la hendidura y la superficie jiel alojamiento de la bomba y definido como: ? = are tan (?z/ (r«?T) ) que tiene un valor de entre 2 y 25 grados.
4. 4. Una bomba de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque, como se ve en un corte cilindrico arbitrario a través de la hendidura, el lado opuesto de la hendidura se describe como un lado dirigido principalmente de manera ortogonal, el cual se transforma de manera continua a un fondo principalmente elíptico.
5. 5. Una bomba de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque el eje transversal en la elipse que caracteriza el fondo de la hendidura tiene una longitud de por lo menos dos veces la profundidad de la hendidura.