BRPI0609820A2 - rotor para uma bomba centrìfuga e bomba centrìfuga - Google Patents

Abstract

ROTOR PARA UMA BOMBA CENTRìFUGA E BOMBA CENTRìFUGA. A presente invenção refere-se a uma bomba centrífuga (10) inclui um invólucro da bomba (12) dentro do qual um rotor (14) está montado para rotação em balanço, em uma haste (16) . O invólucro (12) tem uma passagem de entrada axial (20) e uma voluta periférica (22) em torno do rotor (14) levando a uma passagem de saida (24) . O rotor (14) tem lados axiais anulares espaçados (26, 28) com hélices (30) arranjadas para fora radialmente, curvadas para trás, entre os lados. Externamente aos lados, livre dos lados correspondentes do invólucro (12), hélices auxiliares (32, 34) são previstas para gerar um gradiente de pressão para prevenir ou contrabalançar vazamento do fluido de trabalho. Faces principais das hélices auxiliares inclinam-se em perpendicular aos lados, isto é, os lados principais estão em ângulo obtuso aos lados (26, 28).

Description

ROTOR PARA UMA BOMBA CENTRÍFUGA E BOMBACENTRÍFUGA

A presente invenção refere-se a um rotor para umabomba centrifuga e a uma bomba centrifuga.

A Patente norte-americana 3,246,605 revela umabomba rotatória incluindo um invólucro com passagens delados axiais opostos, um rotor composto tendo um discocentral com hélices estendendo para lados opostos do discoa ser exposto pelas respectivas passagens. Cada hélice temuma pá obliqua formada em um lado livre. As formas de pásestão direcionadas para frente, isto é, na direção darotação, para executar a função de pás. O fluido é expelidopor meio de diferentes saldas em uma voluta.

A patente alemã DE88 11 026 revela uma turbinapara agitar espuma em um vaso reator. A turbina tem umcubo central para montar uma haste, um disco e umapluralidade de batedores montados em arranjos circulares nodisco. Cada batedor inclui um corpo, aberto para frente, emforma de U. Os lados do corpo se estendem tangencialmenteem direção periférica e os lados convergem radialmente emdireção ao exterior. Um espaço entre os lados é constanteem direção tangencial ao mesmo raio e afila-se em direçãoradial.

A invenção está mais especificamente relacionadaa um rotor com lados anulares, axialmente espaçadas; comhélices circularmente espaçadas, cada qual se estendendoentre os lados; e hélices auxiliares circularmenteespaçadas em direção externa a um ou ambos os lados.Quando em uso, as hélices auxiliares giram com espaço pararodar com o rotor em um espaço anular entre o ou cada ladoe um lado correspondente do invólucro estático da bomba,portanto, criando potencialmente um topo para prevenir oucontrabalançar qualquer vazamento ou re-circulação de umasalda periférica externa de alta pressão do rotorradialmente para dentro entre o rotor e o invólucro.

0 Depositante acredita que esta invenção terá umaaplicação especifica em bombas que bombeiam líquidosabrasivos, especialmente bombas para pastas, e que talaplicação será especialmente levada em conta para fins deespecificação. A invenção, entretanto, não se limita a talaplicação.

De acordo com a invenção, em geral há um rotorpara uma bomba centrifuga, geralmente do tipo descrito, noqual as faces principais das hélices auxiliares do rotorestão obliquas perpendicularmente ao respectivo lado dorotor.

Portanto, as faces principais podem estar em umângulo obtuso ao respectivo lado do rotor. Isto pode servisualizado de tal forma que, em qualquer posição radial,um ponto axial externo de qualquer hélice auxiliar segue umponto interno relativamente axial em uso.

O ângulo (obtuso) entre uma face principal dahélice auxiliar e o lado do rotor pode estar entre cerca de100° e cerca de 170°, pref erivelmente entre 120° e 150°,mais preferivelmente cerca de 135°. O ângulo pode serconstante ao longo do comprimento da hélice auxiliarrespectiva.

Em um tipo de configuração, as extremidadesposteriores das hélices auxiliares podem estar inclinadasem relação à perpendicular do respectivo lado do rotor,isto é, tal que um ângulo entre a extremidade posterior eum lado é obtuso.

Por outro lado, em outros tipos de configuração,as extremidades posteriores das hélices auxiliares podemestar perpendiculares ao respectivo lado do rotor.

Geralmente, imagina-se que faces externasperiféricas radiais das hélices auxiliares serãocilíndricas. No entanto, ao contrário, elas podem estarinclinadas, conicamente em direção(ões) externa(s) axial(is) distante de um ou de cada lado.

O rotor pode ser de construção moldada oufundida. Assim, percebe-se que, para os ângulos podem sedesviar dos seus valores nominais (tal como 90°) por umângulo de desmoldagem, digamos, de 1 a 3 graus de forma afacilitar a retirada do molde.

De acordo com um aspecto adicional destainvenção, há uma bomba centrifuga com um rotor de acordocom o aspecto principal da invenção.

A invenção é agora descrita na forma de exemplocom referência aos desenhos diagramáticos que a acompanha.Nos desenhos

a figura 1 ilustra uma vista em perspectiva, em corteparcial, de uma bomba centrifuga de acordo com a invenção;

a figura 2 ilustra uma vista em perspectiva, de formafragmentada, do fim da passagem, um rotor de acordo com ainvenção;

a figura 3 ilustra, graficamente, uma comparaçãorespectiva entre quatro diferentes configurações dashélices auxiliares, obtusa-obtusa (00), perpendicular-obtusa (PO), obtusa-perpendicular (0P) e perpendicular (P),onde apenas duas estão de acordo com a invenção e um rotortendo um disco macio (S), i.e., sem hélices auxiliares; e

a figura 4 ilustra, esquematicamente, em seção, osperfis dos quatro hélices auxiliares, obtusa-obtusa (00) ,perpendicular-obtusa (P0) , obtusa-perpendicular (0P) eperpendicular (P) , e o perfil de um rotor sem as hélicesauxiliares (S) .

Com referência à Figura 1 dos desenhos, a bombacentrifuga, de acordo com a invenção, é geralmente indicadapelo numerai de referência 10. A bomba tem um invólucroindicado pelo numerai referencial 12, dentro do qual umrotor 14 é rotativo. 0 rotor 14 está montado em balanço eo fim de uma haste 16 que é suportada rotatoriamente numarranjo direcional geralmente indicado pelo numerai dereferência 18.

O invólucro 12 da bomba define uma passagem 20 deentrada no rotor 14. O invólucro 12 define adicionalmenteuma voluta periférica 22 em torno do rotor 14 edirecionamento para a passagem de saida 24.

O rotor 14 tem um lado anular de extremidade deentrada 26 e um lado oposto de extremidade do eixo 28. Ashélices principais 30, na configuração demonstrada estãoconvencionalmente colocados circularmente espaçadas,geralmente de forma radial para fora em configuração curvaentre os lados 26, 28. A direção de rotação do rotor 14está mostrada pela seta 36.

O rotor 14 inclui hélices auxiliares 32 externasà lateral 2 6 da extremidade de entrada, e hélicesauxiliares 34 para fora da lateral 28 da extremidade doeixo.

De acordo com esta invenção e também emreferência à Figura 2, as faces principais das hélicesauxiliares são indicadas pela referência de número 40. NaFigura 2, as hélices auxiliares do lado de extremidade deentrada 26 estão apenas mostradas, e as hélices auxiliares34 são geralmente imagens em espelho.

Cada hélice auxiliar 32 tem, oposto à faceprincipal 40, uma face posterior 44 e um lado 43 o qual,quando em uso, passará com pouca distância do invólucroestático. Cada hélice auxiliar 32, em relação a um raio,por exemplo na forma indicada em pontilhado na Figura 2,está inclinada para trás em relação à direção da rotaçãopara formar um ângulo indicado pela referência de número48.

De acordo com a invenção, cada face principal 40está inclinada ou obliqua em relação a um plano hipotéticoperpendicular ao lado 2 6, de tal forma que um ângulo obtusose forma entre o lado 26 e cada face principal 40. 0ângulo obtuso nesta configuração é de aproximadamente 135°.

O depôsitante descobriu, especialmente em bombastendo um liquido abrasivo de trabalho, mais especificamentepasta fluida, que partes externas radiais das hélicesauxiliares, especialmente no lado interno, se desgastamrapidamente. Portanto, mesmo se uma hélice auxiliarconvencional, com uma face principal perpendicular, conteinicialmente com alta eficiência, ele perde eficiênciamuito rapidamente e torna-se rapidamente inaceitavelmenteineficiente. Neste aspecto, tem-se que ter em mente queum topo ou pressão gerada por uma hélice é uma funçãoquadrática da posição radial. Portanto, se a parte externatorna-se não operacional, o efeito negativo potencialmentegerado na extremidade é particularmente sério.

Em contraste, o depositante descobriu que ashélices auxiliares tendo faces principais obliquas na formada invenção não se desgastam tão rapidamente quanto àshélices convencionais tendo faces principaisperpendiculares, e que tais hélices auxiliares, na forma dainvenção tendo faces principais inclinadas, mantêmeficiência aceitável na geração de uma extremidade paracontrabalançar vazamento por um período mais longo. Istoaumenta enormemente a vida operacional das hélicesauxiliares, antes que manutenção ou substituição sejanecessária. A abrasão das hélices auxiliares,especialmente no lado interno, é freqüentemente o fatordecisivo para a vida útil antes de reformas, aumentando-seo tempo de operação na forma da invenção é notavelmentemeritório.

Uma vantagem adicional está em prevenir ou pelomenos reduzir o fluxo do liquido de trabalho abrasivo,geralmente alivia o desgaste.

Caso seja desejado, as faces posteriores 44 dashélices 32 podem, da mesma forma, ser inclinadas, isto é emum ângulo obtuso ao lado respectivo do rotor. O ângulopode ser o mesmo ou diferente, isto é, maior ou menor doque o ângulo da face principal 40,

Em outra configuração, a face posterior pode serperpendicular ao lado do rotor.

Como se pode notar na Figura 2, as facesperiféricas 45 radiais externas das hélices 32 sãocilíndricas e fluem com a periferia correspondente doslados 26, 28. Em outra configuração, tais faces podem seinclinar, isto é, podem afilar-se em uma direção axialexterna, tal que as extremidades axiais de tais faces sãode um diâmetro menor do que o lado respectivo.Adicionalmente, superficies contiguas podem ser chanfradasou bisotadas.

Com referência às Figuras 3 e 4, resultadosteóricos de gradientes de pressão ou pressão diferenciadagerada pelo movimento de um perfil de hélice através de umasuperfície plana está mostrado graficamente. Na Figura 4,quatro diferentes perfis são mostrados em relação a um ladoplano estacionário, isto é, um lado tal como o lado doinvólucro, através do qual os perfis se movem. Para finscomparativos, a distância de operação entre o topo dahélice e a superfície plana estacionaria é mantidoconstante em todos os casos. Um quinto caso representa umlado do rotor sem hélices auxiliares que se movem atravésde uma superfície plana estacionaria, isto é, através dolado do invólucro.

Também mostrado no mesmo gráfico está o torquenecessário para mover a hélice, isto é, fornece umaindicação da necessidade de energia para contornar aresistência do fluido. Torque para a superfície plana(nenhuma hélice) também é mostrado.

Deve ser considerado que os resultados sãoteóricos, e adequados apenas para fins comparativos.

Deve ser compreendido que a comparação teóricadas Figuras 3 e 4 relaciona-se à pressão gradiente gerada etorque necessário para gerar o gradiente de pressão. Osresultados não têm relação com a consideração principal deacordo com esta invenção, especificamente, para evitardesgaste numa face principal de uma hélice auxiliar.Acredita-se, e testes preliminares demonstraram, que odesgaste é aliviado pelo uso de hélices auxiliares tendofaces principais inclinadas,

Claims (10)

1. ROTOR PARA UMA BOMBA CENTRÍFUGA, cujo rotor(14) inclui:lados anelares espaçados axialmente (26, 28);hélices espaçadas circularmente (30), cada qualse estendendo entre tais lados; ehélices auxiliares circularmente espaçadas {32,-34), axialmente para fora de um ou de ambos os lados,caracterizado pelo fato das faces principais (40)das hélices auxiliares (32, 34) serem inclinadas em relaçãoà perpendicular do lado do rotor respectivo em ânguloobtuso ao lado (26, 28) respectivo do rotor (14).

2. ROTOR de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato do dito ângulo obtuso entre a faceprincipal (40) de uma hélice auxiliar (32, 34) respectiva eo lado do rotor (14) ter entre 100° e 170°.

3. ROTOR de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato do dito ângulo obtuso ser constanteao longo do comprimento da respectiva hélice auxiliar (32,-34) .

4. ROTOR de acordo com as reivindicações 1 a 3,caracterizado pelo fato das faces posteriores (44) dashélices auxiliares (32, 34) serem inclinadas em relação àperpendicular do respectivo lado do rotor (14).

5. ROTOR de acordo com as reivindicações 1 a 3,caracterizado pelo fato de ter as faces posteriores (44)das hélices auxiliares (32, 34) perpendiculares aorespectivo lado do rotor (14).

6. ROTOR de acordo com uma qualquer dasreivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato das facesexternas periféricas radiais (45) das hélices auxiliares(32, 34) serem cilíndricas.

7. ROTOR de acordo com uma qualquer dasreivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato das facesperiféricas externas radiais (45) das hélices auxiliares(32, 34) serem obliquas, inclinando-se em direção(ões)axialmente externa(s) distantes do ou de cada lado.

8. ROTOR de acordo com uma qualquer dasreivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato do rotor(14) ser de construção moldada ou fundida.

9.

BOMBA CENTRÍFUGA (10) caracterizada pelo fatode compreender um rotor (14) de acordo com uma qualquer dasreivindicações de 1 a 8.