BRPI0909601B1

BRPI0909601B1 - SLUDGE PUMP IMPELLER, VOLUTE TYPE CENTRIFUGAL SLUDGE PUMP, METHOD FOR PRODUCING A FRAME OF A ROTOR, METHOD FOR RE-EQUIPPING A DISCHARGE GUIDE BLADE IN A ROTOR AND METHOD FOR RE-EQUIPPING A BLADE IN A CENTRIFUGAL PUMP

Info

Publication number: BRPI0909601B1
Application number: BRPI0909601-9A
Authority: BR
Inventors: Luis Moscoso Lavagna; Wen-Jie Liu; Garry Bruce Glaves; Kevin Edward Burgess
Original assignee: Weir Minerals Australia Ltd
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2025-02-18

Abstract

Rotor de bomba de logo, bomba centrífuga para logo do tipo voluta, método para produção de uma moldura de um rotor, método para reequipamento de um pá guia de descarrega em um rotor, método para reequipamento de uma pá em uma bomba centrifugar e rotor de uma bomba centrifugar, rotor de bomba de lodo que inclui uma mortalha frontal e uma mortalha traseira, sendo que cada uma contém uma face interna principal com uma borda periférica externa e um eixo central, uma pluralidade de pás que se projetam entre as faces internas principais das mortalhas, sendo as pás de bombeamento ficam dispostas espaçadas entre se, cada pá de bombeamento inclui uma borda na região do eixo central e um flanco na região das bordas periféricas externas das mortalhas com uma passagem possui associada uma pá guia de descarga, sendo que cada pá guia de descarga fica disposta dentro de uma respectivas passagem e localizada perto de uma ou outra pá de bombeamento, se projetando a partir da face interna principal de pelo menos uma de cada mortalha.Logo pump impeller, volute type logo centrifugal pump, method for producing a frame of an impeller, method for retrofitting a discharge guide vane in an impeller, method for retrofitting a vane in a centrifugal pump and impeller of a centrifugal pump, slurry pump impeller including a front shroud and a rear shroud, each of which contains a main inner face with an outer peripheral edge and a central axis, a plurality of vanes projecting between the main inner faces of the shrouds, the pumping vanes being arranged spaced apart from each other, each pumping vane including a lip in the region of the central axis and a flank in the region of the outer peripheral edges of the shrouds with a passage having associated a discharge guide vane, each discharge guide vane being arranged within a respective passage and located near one or other pumping vane, projecting from the main inner face of at least one of each shroud.

Description

Technical Field

[001] Este documento refere-se, em geral, a rotores para bombas centrífugas para lodo. O lodo é normalmente uma mistura de um líquido com partículas sólidas e são comumente" usados na indústria de processamento de minerais, areia e cascalho e/ou de dragagem.[001] This document generally refers to impellers for centrifugal slurry pumps. Slurry is typically a mixture of a liquid with solid particles and is commonly used in the mineral processing, sand and gravel and/or dredging industries.

Art History

[002] Bombas centrífugas para lama geralmente incluem uma caixa de bomba tendo uma câmara de bombeamento dentro desta que pode ser de uma configuração espiral com um rotor montado, para rotação dentro da câmara de bombeamento. Um eixo de acionamento é operativamente conectado ao rotor da bomba para desempenhar a rotação deste, sendo que o eixo de acionamento entra na caixa da bomba de um lado. A bomba ainda inclui uma entrada que é tipicamente coaxial com relação ao eixo de acionamento e localizada no lado oposto da caixa da bomba ao eixo de acionamento. Também há uma saída de descarga tipicamente localizada na periferia da caixa de bomba.[002] Centrifugal slurry pumps generally include a pump casing having a pumping chamber therein which may be of a spiral configuration with an impeller mounted for rotation within the pumping chamber. A drive shaft is operatively connected to the pump impeller to effect rotation thereof, the drive shaft entering the pump casing on one side. The pump further includes an inlet which is typically coaxial with the drive shaft and located on the side of the pump casing opposite the drive shaft. There is also a discharge outlet typically located on the periphery of the pump casing.

[003] O rotor tipicamente inclui um cubo ao qual o eixo de acionamento está operativamente conectado e pelo menos uma mortalha. As pás de bombeamento estão prevista no lado da mortalha com passagens de descarga entre as pás adjacentes de bombeamento. Em uma forma do rotor, são previstas duas mortalhas com as pás de bombeamento sendo dispostas entre as mesmas. O rotor da bomba está adaptado para ser operado em diferentes velocidades para gerar a carga de pressão necessária.[003] The rotor typically includes a hub to which the drive shaft is operatively connected and at least one shroud. Pumping vanes are provided on the shroud side with discharge passages between adjacent pumping vanes. In one form of the rotor, two shrouds are provided with the pumping vanes being arranged therebetween. The pump rotor is adapted to be operated at different speeds to generate the required pressure head.

[004] Geralmente, é necessário que as bombas de lodo tenham um tamanho relativamente grande com um diâmetro relativamente grande e rotores com grande largura. Estas bombas precisam ter passagens de descarga relativamente grandes, a fim de facilitar a passagem de sólidos maiores no lodo e reduzir a velocidade geral do lodo, que passa através do rotor. As peças da bomba de lodo são sujeitas a um desgaste significante a partir das partículas no lodo. Como resultado disso, o número de pás de bombeamento é pequeno, por exemplo, três, quatro ou cinco. Como tentativa de reduzir o desgaste, bombas de lodo são tipicamente operadas em velocidades relativamente baixas, por exemplo, de 200 rpm até 5000 rpm para bombas muito pequenas. Os materiais usados nas peças de bombas de lodo são, de forma geral, feitos de metais muito pesados os quais são adaptados para serem sacrificados e subsequentemente substituídos. Com a finalidade de alterar o desempenho da bomba em termos de vazão e carga de pressão, as bombas centrífugas podem conseguir isso através da variação da velocidade da bomba.[004] Slurry pumps are generally required to be relatively large in size with a relatively large diameter and wide impellers. These pumps need to have relatively large discharge passages in order to facilitate the passage of larger solids in the slurry and to reduce the overall velocity of the slurry passing through the impeller. Slurry pump parts are subject to significant wear from the particles in the slurry. As a result, the number of pumping vanes is small, e.g. three, four or five. In an attempt to reduce wear, slurry pumps are typically operated at relatively low speeds, e.g. from 200 rpm up to 5000 rpm for very small pumps. The materials used in slurry pump parts are generally made of very heavy metals which are adapted to be sacrificed and subsequently replaced. In order to alter the pump performance in terms of flow rate and pressure head, centrifugal pumps can achieve this by varying the pump speed.

[005] Bombas centrífugas para lodo normalmente precisam ter capacidade de uso para uma vasta gama de condições de vazão e pressão de carga. O desempenho de bombas centrífugas para lodo pode ser adversamente afetado pelo tamanho, densidade, e concentração das partículas dentro do lodo, sendo que o desempenho da bomba também será afetado pelo desgaste. A necessidade de ser capaz de operar uma bomba de lodo sobre uma ampla gama de condições significa que, por causa das passagens maiores no rotor, o desempenho da bomba tende a variar substancialmente, fornecendo menos direcionamento para a vazão através do rotor, em comparação com uma bomba de água menor e mais estreita que fornece um bom direcionamento à vazão. Partículas e líquido do lodo também tendem a seguir caminhos diferentes através do rotor em função do tamanho específico da partícula e da concentração no lodo. Este fenômeno será agravado pelo desgaste do rotor. Com frequência; as bombas centrífugas sofrem pela perda de vazão por causa do deslizamento na periferia do impulsor e da recirculação na entrada e na saída do rotor. Podem ser estabelecidos padrões de vazão no estilo de vórtice na descarga da bomba em pequenas vazões. Tais fenômenos normalmente resultam em um fraco desempenho da bomba.[005] Centrifugal slurry pumps typically need to be capable of handling a wide range of flow and head pressure conditions. The performance of centrifugal slurry pumps can be adversely affected by the size, density, and concentration of the particles within the slurry, and pump performance will also be affected by wear. The need to be able to operate a slurry pump over a wide range of conditions means that, because of the larger impeller passages, the pump performance tends to vary substantially, providing less direction for the flow through the impeller, compared to a smaller, narrower water pump which provides good direction for the flow. Slurry particles and liquid also tend to follow different paths through the impeller depending on the specific particle size and concentration in the slurry. This phenomenon will be exacerbated by impeller wear. Centrifugal pumps often suffer from loss of flow due to slippage on the impeller periphery and recirculation at the impeller inlet and outlet. Vortex-like flow patterns may develop at the pump discharge at low flow rates. Such phenomena typically result in poor pump performance.

[006] Outro fenômeno associado com bombas centrífugas é a cavitação, que ocorre principalmente na entrada da bomba e na entrada do rotor e que pode afetar o desempenho da bomba e pode até causar danos à bomba se a cavitação for forte e contínua. Como mencionado, as peças da bomba centrífuga para lodo são feitas de metais pesados ou materiais elastoméricos que são difíceis de moldar, dessa forma, a fim de simplificar o processo de fabricação, as mortalhas do rotor geralmente são organizadas mais ou menos paralelamente umas às outras em uma distância constante para além da entrada até a saída. Por causa disso, a saída do rotor da bomba de lodo também é sujeita à de recirculação, vazão de vórtice e padrões de vazão que causam desgaste.[006] Another phenomenon associated with centrifugal pumps is cavitation, which occurs mainly at the pump inlet and impeller inlet and can affect pump performance and can even cause pump damage if the cavitation is strong and continuous. As mentioned, centrifugal slurry pump parts are made of heavy metals or elastomeric materials that are difficult to mold, so in order to simplify the manufacturing process, the impeller shrouds are usually arranged more or less parallel to each other at a constant distance from the inlet to the outlet. Because of this, the slurry pump impeller outlet is also subject to recirculation, vortex flow and flow patterns that cause wear.

[007] Existem outros tipos de máquinas de fluido que utilizam elementos rotativos para a transferência de fluidos. Dentre os exemplos de tais máquinas incluem compressores centrífugos, turbinas e bombas de água de alta velocidade. As considerações e critérios de design para aparelhos desses tipos são bem específicos a tais máquinas, são melhores compreendidos e são relativamente fáceis de serem aplicados. Gases têm uma baixa densidade e geralmente não possuem partículas inseridas, e podem ser bombeados em velocidades muito maiores dentro de uma máquina de fluidos. Como o atrito é um componente de menor importância em máquinas de gás, a turbu- lência pode ser minimizada com o uso de diversas pás ou pás divisórias. As pás utilizadas nestes tipos de máquinas de fluido são relativamente finas, pois as hélices não estão sujeitas ao desgaste erosivo. Além disso, e mais importante, a função das pás divisórias em vigor e de forma semelhante às principais pás é de aumentar ou agregar energia ao fluxo gasoso. As pás divisórias são, normalmente, levemente menores que a pás principais de forma que não interferem na vazão na vanguarda das pás principais.[007] There are other types of fluid machines that utilize rotating elements for fluid transfer. Examples of such machines include centrifugal compressors, turbines, and high-speed water pumps. The design considerations and criteria for devices of these types are quite specific to such machines, are better understood, and are relatively easy to apply. Gases have a low density and generally have no entrained particles, and can be pumped at much higher speeds within a fluid machine. Since friction is a minor component in gas machines, turbulence can be minimized by the use of multiple blades or divider blades. The blades used in these types of fluid machines are relatively thin, since the propellers are not subject to erosive wear. In addition, and more importantly, the function of the divider blades in effect and similarly to the main blades is to increase or add energy to the gas flow. The dividing blades are normally slightly smaller than the main blades so that they do not interfere with the flow at the leading edge of the main blades.

[008] As pás secundárias (ou divisórias) são, normalmente, de mesma configuração que, mas de certa forma menores que, as pás principais e estão posicionadas aproximadamente no meio termo entre as pás principais. Estas pás divisórias operam para dividir o fluxo em passagens menores e adicionar mais direcionamento para a vazão, minimizando a turbulência. Este tipo de máquina de gás normalmente opera em velocidades muito altas, na ordem de 50.000 a 100.000 rpm. O número de lâminas é normalmente bastante elevado, por volta de 20 lâminas, e pode haver divisão entre as pás, portanto as pás precisam ser finas e as passagens pequenas. As pás divisórias ou secundárias são normalmente da mesma altura que as pás principais de bombea- mento para permitir orientação máxima e energia máxima à entrada (ou saída) do fluido que passa através do elemento de rotação da máquina.[008] The secondary (or divider) blades are typically of the same configuration as, but somewhat smaller than, the main blades and are positioned approximately midway between the main blades. These divider blades operate to divide the flow into smaller passages and add more direction to the flow, minimizing turbulence. This type of gas engine typically operates at very high speeds, in the order of 50,000 to 100,000 rpm. The number of blades is typically quite high, around 20 blades, and there may be division between the blades, so the blades need to be thin and the passages small. The divider or secondary blades are typically the same height as the main pumping blades to allow maximum direction and maximum energy to the inlet (or outlet) of the fluid passing through the rotating element of the machine.

[009] As bombas de água de alto desempenho são similares a, de algumas formas, compressores ou turbinas centrífugas, e algumas das mesmas estratégias são aplicáveis, tais como um elevado número de pás (tipicamente 7 pás ou mais), e as pás estilo divisórias entre as pás principais para controlar a turbulência e/ou para suavizar o pulso pressão de saída por ter um elevado número de pás. Em uso, isso resulta em um maior número de pequenos pulsos de pressão de cada pá. As bombas de água não são usadas para bombear partículas e, portanto não exigem materiais de maior resistência ao desgaste. As bombas de água de alto desempenho também operam em velocidades mais elevadas às bombas de água padrão e pode operar a uma velocidade de 10.000 a 30.000 rpm.[009] High-performance water pumps are similar in some ways to centrifugal compressors or turbines, and some of the same strategies apply, such as a high blade count (typically 7 blades or more), and splitter-style blades between the main blades to control turbulence and/or to smooth the outlet pressure pulse by having a high blade count. In use, this results in a greater number of small pressure pulses from each blade. Water pumps are not used to pump particles and therefore do not require materials with greater wear resistance. High-performance water pumps also operate at higher speeds than standard water pumps and can operate at speeds of 10,000 to 30,000 rpm.

[0010] Quanto maior o número de pás principais de bombeamento, menor a pressão de pulso de cada pá. Para reduzir a pressão de pulso global de uma máquina de fluido, sabe-se que o aumento do número de pás vai suavizar o pulso. Isto ocorre porque algumas bombas de água e compressores de gás possuem um número maior de pás e porque as pás divisórias são adicionadas para dobrar o número de pás. Os critérios de design para máquinas como compressores de gás, turbinas ou bombas de água de alta velocidade ou alto desempenho não têm qualquer relevância para com os critérios de bombas de lodo.[0010] The greater the number of main pumping blades, the lower the pulse pressure of each blade. To reduce the overall pulse pressure of a fluid machine, it is known that increasing the number of blades will soften the pulse. This is because some water pumps and gas compressors have a larger number of blades and because dividing blades are added to double the number of blades. The design criteria for machines such as gas compressors, turbines or high-speed or high-performance water pumps have no relevance to the criteria for slurry pumps.

[0011] O fornecimento de orientações adicionais ou tentativas de reduzir a turbulência, adicionando um maior número de pás mais finas ou reduzir o tamanho da passagem através de um impulsor é contraproducente para o design de uma bomba de lodo. As coisas que realmente aprimoram o desempenho das máquinas deste tipo não oferecem nenhuma solução quando aplicadas a uma bomba de lodo.[0011] Providing additional guidance or attempting to reduce turbulence by adding a greater number of thinner blades or reducing the size of the passage through an impeller is counterproductive to the design of a slurry pump. The things that actually improve the performance of machines of this type offer no solution when applied to a slurry pump.

[0012] As bombas centrífugas de lodo são máquinas de fluido bastante singulares, pois é necessário equilibrar o design, desgaste e ma- nufaturabilidade em diferentes materiais resistentes ao desgaste. Como foi discutido anteriormente, nominalmente é necessário desenvolver uma bomba de lodo que opere em uma ampla gama de velocidades e vazão de modo que seja aplicável a uma ampla gama de aplicações, mas isso dificulta a otimização do projeto. Os típicos designs são robustos, mas por se tratar de uma máquina de fluir, tais bombas ainda sofrem de perda de desempenho e desgaste devido à turbulência interna. Devido a essas restrições especiais e de projeto, diversas estratégias foram utilizadas para melhorar o desempenho, mas essas tiverem um sucesso muito limitado. As estratégias de design para minimizar a turbulência são bastante difíceis, dada a orientação mínima que o lodo pode receber pela mortalha do rotor, pás principais e caixa, pois todos esses componentes precisam ter uma vida útil satisfatória.[0012] Centrifugal slurry pumps are quite unique fluid machines, as it is necessary to balance design, wear, and manufacturability in different wear-resistant materials. As discussed earlier, nominally it is necessary to develop a slurry pump that operates over a wide range of speeds and flow rates so that it is applicable to a wide range of applications, but this makes design optimization difficult. Typical designs are robust, but because they are fluid machines, such pumps still suffer from loss of performance and wear due to internal turbulence. Because of these special design constraints, several strategies have been used to improve performance, but these have had very limited success. Design strategies to minimize turbulence are quite difficult, given the minimum guidance that the slurry can receive by the impeller shroud, main vanes, and casing, as all of these components need to have a satisfactory service life.

[0013] Uma complicação adicional com bombas de lodo é que as partículas do lodo não seguem as orientações do fluido. Quanto maiores e mais pesadas as partículas, maior é o desvio delas da orientação do fluido. Por conseguinte, acrescentando-se-mais- pás (ou pás do tipo divisórias), que visam orientar o fluido ao longo da linha de orientação, não vai ajudar na orientação das partículas porque as partículas simplesmente causam maior turbulência e desgaste em qualquer pá fina e estas pás rapidamente se tornarão desgastadas e perderão seu efeito na condução do fluido. Sendo assim o desempenho inevitavelmente cairá rapidamente em um curto período de tempo, e a potência consumida também aumentará rapidamente, de modo que a máquina não poderá sustentar o seu desempenho.[0013] An additional complication with slurry pumps is that the slurry particles do not follow the fluid's orientation. The larger and heavier the particles, the greater their deviation from the fluid's orientation. Therefore, adding more blades (or divider-type blades) which are intended to guide the fluid along the orientation line will not help in guiding the particles because the particles will simply cause more turbulence and wear on any fine blades and these blades will quickly become worn and lose their effect in guiding the fluid. Therefore performance will inevitably drop rapidly in a short period of time, and the power consumed will also increase rapidly, so that the machine will not be able to sustain its performance.

Summary of the Invention

[0014] Em um primeiro aspecto, são reveladas as configurações de um rotor da bomba de lodo, que inclui uma mortalha dianteira e uma mortalha traseira, sendo que, cada uma possui uma face interna principal com uma borda periférica externa e um eixo central, uma pluralidade de pás de bombeamento que se estendem entre as faces interiores principais das mortalhas, sendo que as pás de bombeamento estão espaçadas entre si, e cada palheta de bombeamento inclui faces laterais principais opostas, uma das quais é uma face lateral de bom- beamento ou de pressão, uma borda na região do eixo central e um flanco na região das bordas externas periféricas das mortalhas com uma passagem entre as pás adjacentes de bombeamento, sendo que, cada passagem, tem associada uma pá guia de descarga ou palheta, sendo que cada pá guia de descarga está disposta dentro de uma res- pectiva passagem e localizada perto de uma ou outra pá de bombea- mento, projetando-se da face interna principal de pelo menos uma ou cada uma das mortalhas.[0014] In a first aspect, there are disclosed configurations of a slurry pump rotor including a front shroud and a rear shroud each having a major inner face having an outer peripheral edge and a central axis, a plurality of pumping vanes extending between the major inner faces of the shrouds, the pumping vanes being spaced apart from each other, and each pumping vane including opposing major side faces, one of which is a pumping or pressure side face, a lip in the region of the central axis and a flank in the region of the outer peripheral edges of the shrouds having a passage between adjacent pumping vanes, each passage having associated therewith a discharge guide vane or vane, each discharge guide vane being disposed within a respective passage and located proximate to one or other pumping vane projecting from the major inner face of at least one or each of the shrouds.

[0015] Em algumas configurações, cada pá guia de descarga pode ser localizada mais perto da face lateral de bombeamento ou de pressão da pá de bombeamento adjacente mais próxima. O posicionamento de uma pá guia de descarga mais perto de uma pá de bombeamen- to adjacente pode vantajosamente aumentar o desempenho da bomba. Em uma circunstância normal, sem a presença da pá guia de descarga, uma região de vórtices se estende na frente de uma face de bombeamento das pás de bombeamento, e se estende pelo menos a meio caminho no meio da passagem de descarga do fluxo. Como resultado, os vórtices aumentam a turbulência no fluxo de material que está atravessando a passagem do rotor durante o uso, e por sua vez esta turbulência se estende até a região de voluta que circunda o rotor. O aumento da turbulência pode levar a um maior desgaste do rotor e superfícies da voluta, bem como o aumento da perda de energia, o que em última análise, exige que um operador coloque mais energia de entrada na bomba para alcançar a produtividade desejada. Embora os inventores tenham suposto que a colocação de uma pá guia de descarga dentro de uma região, geralmente, central da passagem de descarga iria enfraquecer ou restringir a região de turbulência imediatamente na frente da face de bombeamento das pás de bombeamento do rotor, verificou-se que a colocação de pás guia de descarga em toda a largura da passagem tinha muito pouca influência sobre o confi- namento da região turbulenta, e novos experimentos mostraram que a disposição das pás guia de descarga mais perto da palheta de bom- beamento foram capazes de diminuir substancialmente a região de vórtices longe da face de pressão da pá de bombeamento. Como resultado, a intensidade (ou força) dos vórtices foi reduzida porque não foram permitidas a crescer de maneira não restrita.[0015] In some configurations, each discharge guide vane may be located closer to the pumping or pressure side face of the nearest adjacent pumping vane. Positioning a discharge guide vane closer to an adjacent pumping vane may advantageously increase pump performance. Under normal circumstances, without the presence of a discharge guide vane, a region of vortices extends in front of a pumping face of the pumping vanes, and extends at least halfway into the middle of the discharge flow passage. As a result, the vortices increase turbulence in the material flow that is passing through the impeller passage during use, and in turn this turbulence extends into the volute region surrounding the impeller. Increased turbulence can lead to increased wear on the impeller and volute surfaces, as well as increased energy loss, which ultimately requires an operator to put more input energy into the pump to achieve the desired productivity. Although the inventors had assumed that placing a discharge guide vane within a generally central region of the discharge passage would weaken or restrict the turbulent region immediately in front of the pumping face of the impeller pumping vanes, it was found that placing discharge guide vanes across the entire width of the passage had very little effect on confining the turbulent region, and further experiments showed that placing the discharge guide vanes closer to the pumping vane was able to substantially reduce the vortex region away from the pressure face of the pumping vane. As a result, the intensity (or strength) of the vortices was reduced because they were not allowed to grow in an unrestricted manner.

[0016] Outro fenômeno conhecido das bombas de lodo é a recircu- lação de descarga, em que os materiais de lodo, que deixam as passagens de descarga durante a rotação do rotor em baixa vazão, são forçados a voltar para a passagem de descarga da pá imediatamente adjacente pela pressão operacional geral dentro da bomba de voluta. Quando isso ocorre, em circunstância normal, o lodo recirculado se mistura com a região de vazão turbulenta de vórtices para criar uma região de vórtice ainda mair e mais problemática. A presença de pás guia de descarga em uma posição adequada para conter a região turbulenta imediatamente à frente da(s) pá(s) de bombeamento significa que pode haver menos interação com o fluxo de descarga recirculado, reduzindo o potencial para a combinação das duas regiões de vórtice, que de outro modo reduz ainda mais a eficiência da bomba. Isso também reduz o potencial das partículas se desgastarem na parte diantei-ra ou traseira das mortalhas, resultando em cavidades de desgaste nasquais os fluxos de tipo vórtice poderiam se originar e se desenvolver.[0016] Another phenomenon known to slurry pumps is discharge recirculation, whereby slurry material leaving the discharge passages during low-flow impeller rotation is forced back into the discharge passage of the immediately adjacent blade by the general operating pressure within the volute pump. When this occurs, under normal circumstances the recirculated slurry mixes with the turbulent vortex flow region to create an even larger and more problematic vortex region. The presence of discharge guide vanes in a suitable position to contain the turbulent region immediately ahead of the pumping blade(s) means that there can be less interaction with the recirculated discharge flow, reducing the potential for the two vortex regions to combine, which would otherwise further reduce pump efficiency. This also reduces the potential for particles to wear into the front or back of the shrouds, resulting in wear cavities in which vortex-like flows could originate and develop.

[0017] Além disso, o posicionamento de uma pá guia de descarga mais perto de uma pá de bombeamento adjacente pode vantajosamente melhorar o desempenho da bomba de tal forma que as pás guia de descarga em uso não constituam um obstáculo ao livre fluxo de material através da passagem, o que pode ocorrer em casos de fluxo de partículas de lodo onde a as pás guia de descarga no meio da passagem de descarga do fluxo.[0017] Furthermore, positioning a discharge guide vane closer to an adjacent pumping vane may advantageously improve pump performance such that the discharge guide vanes in use do not constitute an obstacle to the free flow of material through the passage, which may occur in cases of sludge particle flow where the discharge guide vanes are in the middle of the flow discharge passage.

[0018] Em algumas configurações, cada pá guia de descarga possui uma extremidade externa adjacente à borda periférica de uma ou mais mortalhas, sendo que a pá guia de descarga se projeta internamente e termina em uma extremidade interna, a qual é intermediária ao eixo central e a extremidade periférica da mortalha com a qual está associada. Ao se estender até a borda periférica da(s) mortalha (s), a pá guia de descarga pode direcionar o fluxo no interior da(s) passa- gem(ns) de descarga do rotor e também pode reduzir a mistura das regiões de fluxo de repartição na saída imediata do rotor para o padrão de fluxo já em rotação na voluta da bomba.[0018] In some embodiments, each discharge guide vane has an outer end adjacent to the peripheral edge of one or more shrouds, the discharge guide vane projecting inwardly and terminating at an inner end which is intermediate between the central axis and the peripheral end of the shroud with which it is associated. By extending to the peripheral edge of the shroud(s), the discharge guide vane can direct flow within the discharge passage(s) of the impeller and can also reduce mixing from the split flow regions at the immediate outlet of the impeller to the already rotating flow pattern in the pump volute.

[0019] Em algumas configurações, cada pá guia de descarga é menor em comprimento que a pá de bombeamento adjacente de tal forma que a pá guia de descarga em uso não obstrui o fluxo de livre de material através de passagem. Em algumas configurações, o comprimento de cada pá guia de descarga tem em torno de um terço ou menos do comprimento da pá de bombeamento adjacente. A(s) pá(s) guia de descarga são geralmente alongadas para forçar o desenvolvimento de um caminho de fluxo consistente de fluidos e sólidos que saem do rotor durante a operação.[0019] In some configurations, each discharge guide vane is shorter in length than the adjacent pumping vane such that the discharge guide vane in use does not obstruct the free flow of material through the passage. In some configurations, the length of each discharge guide vane is about one-third or less the length of the adjacent pumping vane. The discharge guide vane(s) are generally elongated to force the development of a consistent flow path for fluids and solids exiting the impeller during operation.

[0020] Era algumas configurações, cada referida pá guia de descarga pode se projetar a partir da face interna principal da mortalha traseira. Isso ocorre porque em circunstâncias normais de fluxo de lodo que entra no rotor, a região de vórtices fica concentrada ao lado da mortalha traseira ao invés da mortalha frontal.[0020] In some configurations, each such discharge guide vane may project from the main inner face of the rear shroud. This is because under normal circumstances of sludge flow entering the impeller, the vortex region is concentrated beside the rear shroud rather than the front shroud.

[0021] Em algumas configurações, cada referida pá guia de descarga pode ter uma altura de 5 a 50 por cento da largura da pá de bombeamento, onde a largura da pá de bombeamento é definida como a distância entre a parta da frente e a parte de trás das mortalhas do rotor. A espessura da pá guia de descarga pode ser escolhida dependendo da cabeça de bombeamento e exigências de velocidade, bem como o material a ser bombeado, bem como na medida necessária para reduzir a turbulência dentro do fluxo principal e também ajudar a reduzir a quantidade de recirculação. Em algumas configurações, cada referida pá guia de velocidade pode ter uma altura que varia de 20 a 40 por cento da largura da pá de bombeamento. Em algumas configu- rações, cada referida pá guia de velocidade pode ter uma altura que varia de 30 a 35 por cento da largura da pá de bombeamento. Se a altura da pá guia de descarga for muito baixa, o benefício de confina- mento da região turbulenta não é ideal, e se a altura da pá guia de descarga for muito alta, sua influência pode ser perturbar e/ou bloquear o fluxo principal, que também não é ideal.[0021] In some configurations, each said discharge guide vane may have a height of 5 to 50 percent of the width of the pumping vane, where the width of the pumping vane is defined as the distance between the front and the back of the rotor shrouds. The thickness of the discharge guide vane may be chosen depending on the pumping head and speed requirements, as well as the material to be pumped, as well as to the extent necessary to reduce turbulence within the main flow and also help reduce the amount of recirculation. In some configurations, each said speed guide vane may have a height ranging from 20 to 40 percent of the width of the pumping vane. In some configurations, each said speed guide vane may have a height ranging from 30 to 35 percent of the width of the pumping vane. If the discharge guide vane height is too low, the confinement benefit of the turbulent region is not ideal, and if the discharge guide vane height is too high, its influence may be to disturb and/or block the main flow, which is also not ideal.

[0022] Em algumas configurações, cada referida pá guia de descarga pode ser espaçada a partir de uma respectiva pá de bombea- mento, a qual está mais próxima, de modo a modificar o fluxo de material através da passagem e, assim, reduzir a turbulência e inibir o deslocamento ou separação dos vórtices formados pelo fluxo a partir da face da referida pá de bombeamento.[0022] In some embodiments, each said discharge guide vane may be spaced from a respective pumping vane to which it is closest so as to modify the flow of material through the passageway and thereby reduce turbulence and inhibit the displacement or separation of vortices formed by the flow from the face of said pumping vane.

[0023] Em algumas configurações, pelo menos para uma parte de seu comprimento cada pá guia de descarga pode ser espaçada a partir de uma respectiva pá de bombeamento à qual está mais próxima a uma distância que, em seu ponto mais próximo, é aproximadamente igual à espessura máxima da pá guia de descarga. Se a pá guia de descarga espaçada da face de bombeamento da pá de bombeamento for muito pequena, a velocidade de qualquer fluxo de lodo com partículas que passar através da mesma pode ser alta, podendo ocasionar maior desgaste erosivo das. superfícies adjacentes, o que é indesejável. Prevê-se que em outras configurações o espaçamento entre as pás guia de descarga e à pá de bombeamento adjacente pode ser va-riada ao longo de seu comprimento, tão baixa como 75% da espessura máxima da pá guia de descarga e, em até duas ou três vezes a espessura máxima da pá guia de descarga.[0023] In some embodiments, at least for a portion of its length each discharge guide vane may be spaced from a respective pumping vane to which it is closest by a distance that, at its closest point, is approximately equal to the maximum thickness of the discharge guide vane. If the discharge guide vane spaced from the pumping face of the pumping vane is too small, the velocity of any particulate slurry flow passing therethrough may be high, which may cause increased erosive wear of adjacent surfaces, which is undesirable. It is anticipated that in other embodiments the spacing between the discharge guide vanes and the adjacent pumping vane may be varied along its length as low as 75% of the maximum thickness of the discharge guide vane and as high as two or three times the maximum thickness of the discharge guide vane.

[0024] Em algumas configurações do rotor, o ângulo subentendido entre a tangente à periferia da mortalha e uma linha tangente à face frontal de bombeamento da pá de bombeamento do rotor é substancialmente o mesmo que o ângulo subentendido entre a tangente à peri- feria da mortalha e a uma linha tangente à face dianteira da pá guia de descarga adjacente. Em tal configuração, a pá guia de descarga pode direcionar o fluxo no interior da"(s) passagem(ns) de descarga do rotor e também pode reduzir a mistura das regiões de fluxo de repartição na saída imediata do rotor para o padrão de fluxo já em rotação na voluta da bomba.[0024] In some rotor configurations, the angle subtended between the tangent to the shroud periphery and a line tangent to the pumping front face of the rotor pumping vane is substantially the same as the angle subtended between the tangent to the shroud periphery and a line tangent to the front face of the adjacent discharge guide vane. In such a configuration, the discharge guide vane may direct flow within the rotor discharge passage(s) and may also reduce mixing from the split flow regions at the immediate outlet of the rotor to the already rotating flow pattern in the pump volute.

[0025] Em algumas configurações, cada pá guia de descarga pode, de forma geral, ter o mesmo formato e largura das pás de bombe- amento principais quando vistas em uma seção transversal horizontal.[0025] In some embodiments, each discharge guide vane may generally have the same shape and width as the main pumping vanes when viewed in a horizontal cross-section.

[0026] Em algumas configurações, cada pá guia de descarga pode ter uma altura afunilada, dependendo das especificações da bomba. Isso facilita a remoção do rotor a partir do seu molde durante a fabricação.[0026] In some configurations, each discharge guide vane may have a tapered height, depending on the pump specifications. This facilitates removal of the impeller from its mold during manufacturing.

[0027] Em algumas configurações, cada pá guia de descarga pode ter uma largura afunilada, dependendo das especificações da bomba. Extremidades afuniladas de pás guia de descarga podem facilitar uma salda suave do fluxo de material de lodo das passagens.[0027] In some configurations, each discharge guide vane may have a tapered width, depending on the pump specifications. Tapered ends of discharge guide vanes may facilitate a smooth exit of the slurry material stream from the passages.

[0028] Em algumas configurações, uma ou mais das passagens possuem associadas a elas uma ou mais pás guias de entrada, sendo que cada pá guia de entrada se projeta ao longo de uma face lateral da pá de bombeamento e termina em uma extremidade oposta, que é intermediária nas bordas e flancos da pá de bombeamento com a qual está associada[0028] In some embodiments, one or more of the passages have associated therewith one or more inlet guide vanes, each inlet guide vane projecting along a side face of the pumping vane and terminating at an opposite end that is intermediate the edges and flanks of the pumping vane with which it is associated.

[0029] Em algumas configurações, cada pá guia de entrada pode ser uma projeção a partir de uma face principal da pá de bombeamen- to com a qual está associada e a qual se estende em uma respectiva passagem de descarga.[0029] In some embodiments, each inlet guide vane may be a projection from a leading face of the pumping vane with which it is associated and which extends into a respective discharge passage.

[0030] Em algumas configurações, cada pá guia de entrada pode ser alongada para forçar o desenvolvimento de um caminho de fluxo consistente de fluidos e sólidos através do rotor durante a operação.[0030] In some configurations, each inlet guide vane may be elongated to force the development of a consistent flow path of fluids and solids through the impeller during operation.

[0031] Em algumas configurações, o rotor da bomba de lodo pode ainda incluir pás auxiliares ou de expulsão localizadas em uma face externa de uma ou mais mortalhas.[0031] In some embodiments, the slurry pump rotor may further include auxiliary or expulsion vanes located on an outer face of one or more shrouds.

[0032] Em algumas configurações, referidas pás auxiliares podem ter partes cortadas na borda.[0032] In some configurations, said auxiliary blades may have portions cut into the edge.

[0033] Em algumas configurações, o rotor pode ter não mais que cinco pás de bombeamento. Em uma forma, o rotor pode ter quatro pás de bombeamento. Em uma forma, o rotor pode ter três pás de bombeamento.[0033] In some embodiments, the rotor may have no more than five pumping blades. In one embodiment, the rotor may have four pumping blades. In one embodiment, the rotor may have three pumping blades.

[0034] Em uma configuração alternativa, o rotor pode ser feito de três mortalhas, e cada mortalha pode ter uma pá guia de descarga que se projeta a partir da mesma. Em uma configuração, as pás guia de descarga estão somente na face interna principal da mortalha traseira.[0034] In an alternative configuration, the rotor may be made of three shrouds, and each shroud may have a discharge guide vane projecting therefrom. In one configuration, the discharge guide vanes are only on the main inner face of the rear shroud.

[0035] Em um segundo aspecto, são reveladas as configurações de um rotor da bomba de lodo, que inclui uma mortalha dianteira e uma mortalha traseira, sendo que cada uma possui uma face interna principal, com uma borda periférica externa e um eixo central, uma pluralidade de pás de bombeamento. que se estendem entre as faces interiores principais das mortalhas, sendo que as pás de bombeamento estão espaçadas entre si, e cada palheta de bombeamento inclui faces laterais principais opostas, uma das quais é uma face lateral de bom- beamento ou de pressão, uma borda na região do eixo central e um flanco na região das bordas externas periféricas das mortalhas com uma passagem entre as pás adjacentes de bombeamento, sendo que cada passagem tem associada uma pá guia de descarga, sendo que cada pá guia de descarga está disposta dentro de uma respectiva passagem e localizada perto de uma ou outra pá de bombeamento, projetando-se a partir da face interna principal da mortalha traseira, sendo que o comprimento de cada pá guia de descarga tem em torno de um terço ou menos o comprimento da pá de bombeamento adja- cente, sendo que tal pá guia de descarga contém uma altura de em torno de 30 a 35 por cento da espessura da pá de bombeamento.[0035] In a second aspect, configurations of a slurry pump rotor are disclosed, including a front shroud and a rear shroud, each having a main inner face, an outer peripheral edge and a central shaft, a plurality of pumping vanes. extending between the main inner faces of the shrouds, the pumping vanes being spaced apart from each other, and each pumping vane including opposing main side faces, one of which is a pumping or pressure side face, a lip in the region of the central axis and a flank in the region of the peripheral outer edges of the shrouds with a passage between the adjacent pumping vanes, each passage having associated with it a discharge guide vane, each discharge guide vane being disposed within a respective passage and located near one or the other pumping vane projecting from the main inner face of the rear shroud, the length of each discharge guide vane being about one-third or less the length of the adjacent pumping vane, such discharge guide vane having a height of about 30 to 35 percent of the thickness of the pumping vane.

[0036] Em um terceiro aspecto, são reveladas configurações de uma bomba centrífuga para lodo do tipo voluta que inclui uma caixa tendo uma região de entrada e uma região de descarga, um rotor posicionado dentro da caixa e um eixo de acionamento ligado axialmente a esse rotor, sendo que o rotor da bomba está revelado nos primeiro ou segundo aspectos.[0036] In a third aspect, there are disclosed embodiments of a volute-type centrifugal sludge pump including a casing having an inlet region and a discharge region, a rotor positioned within the casing, and a drive shaft axially connected to that rotor, the pump rotor being disclosed in the first or second aspects.

[0037] Em um quarto aspecto, são reveladas configurações de um método para a produção de uma moldagem de um rotor conforme revelado no primeiro ou segundo aspecto, sendo que o método inclui as etapas de:- despejo do material fundido em um molde para a formação da moldagem;- deixar que o material fundido se solidifique; e- remoção do molde ao menos em parte da moldagem solidificada resultante.[0037] In a fourth aspect, there are disclosed embodiments of a method for producing a molding of a rotor as disclosed in the first or second aspect, the method including the steps of: - pouring molten material into a mold to form the molding; - allowing the molten material to solidify; and - removing from the mold at least part of the resulting solidified molding.

[0038] Em um quinto aspecto, são reveladas configurações de um método de reequipamento de uma pá guia de descarga em um rotor do tipo revelado no primeiro ou segundo aspecto, onde a pá guia está localizada em uma face principal de uma mortalha com a qual está associada e que se estende em uma respectiva passagem de descarga, sendo que o método inclui as etapas de:- remoção de uma pá guia quando esta tiver se tornado um componente desgastado; e- subsequente instalação de uma pá guia de substituição nova no rotor.[0038] In a fifth aspect, there are disclosed embodiments of a method of retrofitting a discharge guide vane in a rotor of the type disclosed in the first or second aspect, wherein the guide vane is located on a leading face of a shroud with which it is associated and which extends into a respective discharge passage, the method including the steps of:- removing a guide vane when it has become a worn component; and- subsequently installing a new replacement guide vane in the rotor.

[0039] Em um sexto aspecto, são reveladas configurações de um método de reequipamento de um rotor em uma bomba centrífuga, sendo que o método inclui as etapas de: - remoção de um rotor instalado quando este tiver se tornado um componente desgastado; e- subsequente instalação na bomba de um rotor de substituição novo do tipo revelado no primeiro e segundo aspecto.[0039] In a sixth aspect, embodiments of a method of retrofitting an impeller in a centrifugal pump are disclosed, the method including the steps of: - removing an installed impeller when it has become a worn component; and- subsequently installing in the pump a new replacement impeller of the type disclosed in the first and second aspects.

[0040] Em um aspecto sétimo, são reveladas configurações de um rotor para uma bomba centrífuga, sendo que o rotor é adaptado para montagem dentro de uma caixa da bomba como um reequipamento [retrofit] de forma a substituir um rotor existente, sendo que a configuração do rotor é do tipo revelado no primeiro ou segundo aspecto.[0040] In a seventh aspect, there are disclosed embodiments of a rotor for a centrifugal pump, the rotor being adapted for mounting within a pump casing as a retrofit to replace an existing rotor, the rotor embodiment being of the type disclosed in the first or second aspect.

[0041] Em um oitavo aspecto, são reveladas configurações de um rotor que inclui pelo menos uma mortalha com uma face principal, com uma borda periférica externa e um eixo central, uma pluralidade de pás de bombeamento que se projetam da face principal da mortalha, sendo que as pás de bombeamento estão espaçadas em relação à face principal proporcionando uma passagem de descarga entre pás de bombeamento adjacentes, sendo que cada pá de bombeamento, inclui uma borda na região do eixo central e um flanco na região da borda periférica, sendo que cada pá de bombeamento compreende faces laterais opostas que se estendem entre as bordas e os flancos da pá, sendo que uma ou mais pás de bombeamento possuem uma ou mais pás guia 5 de entrada associadas a elas.[0041] In an eighth aspect, there are disclosed embodiments of a rotor including at least one shroud having a main face, an outer peripheral edge and a central axis, a plurality of pumping blades projecting from the main face of the shroud, the pumping blades being spaced relative to the main face providing a discharge passage between adjacent pumping blades, each pumping blade including a lip in the region of the central axis and a flank in the region of the peripheral edge, each pumping blade comprising opposing side faces extending between the blade edges and flanks, the one or more pumping blades having one or more inlet guide blades 5 associated therewith.

[0042] A utilização de pás guia de entrada tem a vantagem de reduzir o desenvolvimento de padrões de recirculação de fluxo do fluido na entrada do rotor e quaisquer padrões de fluxo do tipo vórtice no interior do rotor, todos dos quais normalmente resultam em um pior desempenho de bombeamento, por exemplo, devido a cavitação. As pás guia de entrada fornecem uma guia para o Fluxo dentro da(s) passa- gem(ns) de descarga do rotor. As pás guia de entrada também podem incorporar algumas das outras vantagens previamente descritas para as. pás guia de descarga.[0042] The use of inlet guide vanes has the advantage of reducing the development of recirculating fluid flow patterns at the impeller inlet and any vortex-like flow patterns within the impeller, all of which normally result in poorer pumping performance, for example due to cavitation. The inlet guide vanes provide a guide for the flow into the impeller discharge passage(s). The inlet guide vanes may also incorporate some of the other advantages previously described for discharge guide vanes.

[0043] Em algumas configurações, cada pá guia de entrada pode ser uma projeção a partir de uma face lateral da pá de bombeamento com a qual está associada e a qual se estende em uma respectiva passagem de descarga. Em outra configuração, cada pá guia de entrada pode ser uma saliência que se projeta dentro de uma face lateral da pá de bombeamento, formando assim um canal através do qual o fluido possa fluir durante a operação. Ainda em outras configurações, o rotor pode ter qualquer combinação de pás guias de entrada na forma de saliências e projeções, localizadas nas diversas faces laterais das pás de bombeamento.[0043] In some embodiments, each inlet guide vane may be a projection from a side face of the pumping vane with which it is associated and which extends into a respective discharge passage. In another embodiment, each inlet guide vane may be a projection that projects into a side face of the pumping vane, thereby forming a channel through which fluid may flow during operation. In still other embodiments, the impeller may have any combination of inlet guide vanes in the form of projections and projections, located on the various side faces of the pumping vanes.

[0044] Em algumas configurações, cada pá guia de entrada pode ser alongada para incentivar o desenvolvimento de uma via de fluxo consistente de fluidos e sólidos através do rotor durante o uso.[0044] In some embodiments, each inlet guide vane may be elongated to encourage the development of a consistent flow path of fluids and solids through the impeller during use.

[0045] Em uma forma deste, cada pá guia de entrada pode ter uma extremidade adjacente à vanguarda da pá de bombeamento, com a pá guia prolongando-se ao longo da face lateral da pá de bombea- mento e terminando em uma extremidade oposta intermediária à vanguarda e ao flanco da pá de bombeamento com a qual está associada.[0045] In one form of this, each inlet guide vane may have an end adjacent to the leading edge of the pumping vane, with the guide vane extending along the side face of the pumping vane and terminating at an opposite end intermediate the leading edge and flank of the pumping vane with which it is associated.

[0046] Em algumas configurações, o rotor pode incluir duas referidas mortalhas, com as referidas pás de bombeamento prolongando-se dentre elas até suas respectivas faces principais. Em uma configuração, as duas mortalhas ficam espaçadas das duas principais faces das mortalhas dispostas, geralmente, em paralelo entre si. Em configurações posteriores, o rotor pode ter mais do que duas mortalhas, como, por exemplo, três mortalhas.[0046] In some embodiments, the rotor may include two such shrouds, with said pumping vanes extending therebetween to their respective major faces. In one embodiment, the two shrouds are spaced apart from the two major faces of shrouds arranged generally parallel to each other. In later embodiments, the rotor may have more than two shrouds, such as three shrouds.

[0047] Em algumas configurações, uma ou mais das referidas pás de bombeamento podem ser associadas as duas referidas pás guia de entrada, sendo uma localizada em cada uma das respectivas faces laterais opostas da pá de bombeamento. Em outras configurações posteriores, e dependendo da aplicação de bombeamento, pode haver mais de uma pá guia de entrada localizada em uma respectiva face lateral de cada pá de bombeamento. Em outra configuração posterior, cada pá de bombeamento pode ser associada a uma ou mais das referidas pás guia de entrada em uma face lateral e nenhuma pá lateral de entrada na face lateral oposta da pá de bombeamento.[0047] In some embodiments, one or more of said pumping blades may be associated with two of said inlet guide blades, one being located on each of the respective opposing side faces of the pumping blade. In other later embodiments, and depending on the pumping application, there may be more than one inlet guide blade located on a respective side face of each pumping blade. In another later embodiment, each pumping blade may be associated with one or more of said inlet guide blades on one side face and no inlet side blade on the opposite side face of the pumping blade.

[0048] Em algumas configurações, cada referida pá guia de entrada pode ser disposta geralmente de forma central com a qual é associada, em termos de sua posição longe de uma mortalha adjacente.[0048] In some embodiments, each said inlet guide vane may be arranged generally centrally with which it is associated, in terms of its position away from an adjacent shroud.

[0049] Em algumas configurações, cada referida pá guia de entrada pode ter cerca de metade do comprimento entre a vanguarda e o flanco da pá de bombeamento com a qual está associada, embora, em configurações posteriores, a pá guia de entrada possa ser mais curta ou mais longa do que esse comprimento, dependendo das exigências de bombeamento.[0049] In some embodiments, each said inlet guide vane may be about half the leading edge to flank length of the pumping vane with which it is associated, although in later embodiments the inlet guide vane may be shorter or longer than this length, depending on pumping requirements.

[0050] Em algumas configurações, cada pá guia de entrada pode ter uma altura de 50 a 100 por cento da espessura da pá de bombea- mento, e a espessura preferencial será escolhida a partir dessa faixa, dependendo das exigências do cabeçote de bombeamento e velocidade, bem como do material a ser bombeado.[0050] In some configurations, each inlet guide vane may have a height of 50 to 100 percent of the thickness of the pumping vane, and the preferred thickness will be chosen from this range depending on the pumping head and speed requirements, as well as the material to be pumped.

[0051] Em algumas configurações, cada pá guia de entrada pode ter uma altura de pá constante ao longo de seu comprimento, embora se tenha a intenção que, em configurações, a altura da pá possa ser variada, dependendo das exigências de bombeamento.[0051] In some configurations, each inlet guide vane may have a constant vane height along its length, although it is intended that in some configurations the vane height may be varied depending on pumping requirements.

[0052] Em algumas configurações, uma ou mais das vias de descarga podem ser associadas a uma ou mais pás guia de descarga, sendo cada pá guia de descarga localizada na face principal de pelo menos uma mortalha e com uma borda externa na região da borda periférica da mortalha, com a pá guia prolongando-se para dentro e terminando em uma borda interna intermediária ao eixo central e a borda periférica da mortalha.[0052] In some configurations, one or more of the discharge paths may be associated with one or more discharge guide vanes, each discharge guide vane being located on the main face of at least one shroud and having an outer edge in the region of the peripheral edge of the shroud, with the guide vane extending inwardly and ending at an inner edge intermediate the central axis and the peripheral edge of the shroud.

[0053] Em algumas configurações, a ou cada pá guia de descarga pode ser alongada para incentivar o desenvolvimento de uma via de fluxo consistente de fluidos e sólidos para fora do rotor durante o uso.[0053] In some embodiments, the or each discharge guide vane may be elongated to encourage the development of a consistent flow path of fluids and solids out of the impeller during use.

[0054] Em algumas configurações, a pá de descarga pode geralmente ter a mesma forma e largura das pás de bombeamento principais quando visualizada em uma seção transversal horizontal.[0054] In some configurations, the discharge vane may generally have the same shape and width as the main pumping vanes when viewed in a horizontal cross-section.

[0055] Em um nono aspecto, são divulgadas configurações de um método de instalação de uma pá guia de entrada em um rotor do tipo definido no primeiro ou no segundo aspecto, em que a pá guia é uma projeção de uma face lateral da pá de bombeamento com a qual está associada e que se prolonga para dentro de uma respectiva via de descarga, e o método compreende a etapa de:- remover uma pá guia quando ela tiver se tornado um componente desgastado; e- subsequentemente encaixar uma pá guia em substituição no rotor.[0055] In a ninth aspect, there are disclosed embodiments of a method of installing an inlet guide vane in an impeller of the type defined in the first or second aspect, wherein the guide vane is a projection of a side face of the pumping vane with which it is associated and extending into a respective discharge path, and the method comprises the step of:- removing a guide vane when it has become a worn component; and- subsequently fitting a replacement guide vane to the impeller.

[0056] Em um décimo aspecto, são divulgadas configurações de um rotor que incluem pelo menos uma mortalha com uma face principal com uma borda periférica externa e um eixo central, uma pluralidade de pás de bombeamento que se projetam da face principal da mortalha, sendo as pás de bombeamento dispostas espaçadas com relação à face principal, oferecendo uma passagem entre as pás de bom- beamento adjacentes, sendo,A que cada pá de Abombeamento inclui uma vanguarda na região do eixo central e um flanco na região da borda periférica da mortalha com uma passagem entre pás de bombe- amento adjacentes, sendo que cada pá de bombeamento compreende faces laterais opostas que se prolongam entre a vanguarda e o flanco laterais da pá, e uma ou mais pás de bombeamento têm uma ou mais pás guia de entrada associadas e uma ou mais passagens com uma ou mais pás guia de descarga associadas, sendo que a ou cada pá guia de descarga localizada na face principal da pelo menos uma da ou cada mortalha.[0056] In a tenth aspect, there are disclosed embodiments of a rotor including at least one shroud having a main face with an outer peripheral edge and a central axis, a plurality of pumping vanes projecting from the main face of the shroud, the pumping vanes being arranged spaced apart from the main face, providing a passage between adjacent pumping vanes, each pumping vane including a leading edge in the region of the central axis and a flank in the region of the peripheral edge of the shroud with a passage between adjacent pumping vanes, each pumping vane comprising opposing side faces extending between the leading edge and the side flank of the blade, and the one or more pumping vanes having one or more associated inlet guide vanes and one or more passages with one or more associated discharge guide vanes, the or each discharge guide vane being located on the main face of the at least one of the or each shroud.

Brief Description of the Drawings

[0057] Não obstante quaisquer outras formas que possam se encaixar no escopo do método e aparelho, conforme estabelecido no Resumo, configurações específicas do método e do aparelho serão descritas abaixo, como exemplo, e com referência aos desenhos acompanhantes, nos quais:a figura 1 ilustra uma visualização ísométrica esquemática exemplar de um rotor de bomba de acordo com uma configuração;a figura 2 ilustra uma visualização isométrica posterior do rotor exibido na figura 1, demonstrando mais detalhes laterais inferiores;a figura 3 ilustra uma elevação lateral do rotor exibido nas figuras 1 e 2;a figura 4 ilustra uma visualização seccional do rotor exibido nas Figuras 1 a 3 quando seccionado através do corpo do rotor entre as mortalhas;a figura 5 ilustra uma visualização isométrica esquemática exemplar de um rotor de acordo com outra configuração;a figura 6 ilustra uma elevação lateral do rotor exibido na Figura 5;a figura 7 ilustra uma visualização seccional do rotor exibido nas figuras 5 e 6 quando seccionado através do corpo do rotor entre as mortalhas;a figura 8 ilustra uma visualização seccional exemplar de um rotor de acordo com outra configuração;a figura 9 ilustra uma visualização parcial seccional exemplar de um rotor de. acordo com outra configuração, que é ilustrada em conjunto com uma configuração de um componente de entrada de bomba;a figura 10 ilustra uma visualização seccional posterior do rotor de bombeamento e do componente de entrada de bomba exibido na figura 9;a figura 11 ilustra uma visualização em perspectiva do rotor exibido nas figuras 9 e 10 a partir do lado de entrada;a figura 12 ilustra uma visualização em perspectiva do rotor exibido nas figuras 9 a 11 a partir do lado traseiro;a figura 13 ilustra uma elevação frontal do rotor exibido nas figuras 9 a 12;a figura 14 ilustra uma elevação traseira do rotor exibido nas figuras 9 a 13;a figura 15 ilustra uma elevação lateral do rotor exibido nas figuras 9 a 14;a figura 16 ilustra uma visualização seccional do rotor exibido nas figuras 9 a 15 quando seccionados através do corpo do rotor para cortar através das pás de bombeamento e pás guia de descarga;a figura 17 ilustra uma visualização isométrica esquemática exemplar de um rotor de acordo com outra configuração;a figura 18 ilustra uma elevação lateral do rotor exibido na figura 17;as figuras 19a e 19b ilustram alguns resultados de estímulo computacional experimental para o fluxo de fluido na configuração do rotor que é exibida no desenho;as figuras 20a e 20b ilustram alguns resultados de estímulo computacional experimental para o fluxo de fluido na configuração do rotor que é exibida no desenho;as figuras 21a e 21b ilustram alguns resultados de estímulo computacional experimental para o fluxo de fluido na configuração do rotor que é exibida no desenho; as figuras 22a e 22b ilustram alguns resultados de estímulo computacional experimental para o fluxo de fluido na configuração do rotor que é exibida no desenho; eas figuras 23a e 23b ilustram alguns resultados de estímulo computacional experimental para o fluxo de fluido na configuração do rotor que é exibida no desenho.[0057] Notwithstanding any other forms that may fall within the scope of the method and apparatus as set forth in the Abstract, specific embodiments of the method and apparatus will be described below, by way of example, and with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 illustrates an exemplary schematic isometric view of a pump rotor in accordance with one embodiment; Figure 2 illustrates a rear isometric view of the rotor shown in Figure 1, demonstrating further lower side detail; Figure 3 illustrates a side elevation of the rotor shown in Figures 1 and 2; Figure 4 illustrates a sectional view of the rotor shown in Figures 1 to 3 when sectioned through the rotor body between shrouds; Figure 5 illustrates an exemplary schematic isometric view of a rotor in accordance with another embodiment; Figure 6 illustrates a side elevation of the rotor shown in Figure 5; Figure 7 illustrates a sectional view of the rotor shown in Figures 5 and 6 when sectioned through the rotor body between shrouds; Figure 8 illustrates a sectional view of the rotor shown in Figures 5 and 6 when sectioned through the rotor body between shrouds; exemplary of a rotor according to another configuration; figure 9 illustrates an exemplary partial sectional view of a rotor. according to another embodiment, which is illustrated in conjunction with an embodiment of a pump inlet component; Figure 10 illustrates a rear sectional view of the pumping impeller and pump inlet component shown in Figure 9; Figure 11 illustrates a perspective view of the impeller shown in Figures 9 and 10 from the inlet side; Figure 12 illustrates a perspective view of the impeller shown in Figures 9 to 11 from the rear side; Figure 13 illustrates a front elevation of the impeller shown in Figures 9 to 12; Figure 14 illustrates a rear elevation of the impeller shown in Figures 9 to 13; Figure 15 illustrates a side elevation of the impeller shown in Figures 9 to 14; Figure 16 illustrates a sectional view of the impeller shown in Figures 9 to 15 when sectioned through the impeller body to cut through the pumping vanes and discharge guide vanes; Figure 17 illustrates an exemplary schematic isometric view of an impeller according to another embodiment; Figure 18 illustrates a side elevation of the rotor shown in Figure 17; Figures 19a and 19b illustrate some experimental computational stimulus results for the fluid flow in the rotor configuration that is shown in the drawing; Figures 20a and 20b illustrate some experimental computational stimulus results for the fluid flow in the rotor configuration that is shown in the drawing; Figures 21a and 21b illustrate some experimental computational stimulus results for the fluid flow in the rotor configuration that is shown in the drawing; Figures 22a and 22b illustrate some experimental computational stimulus results for the fluid flow in the rotor configuration that is shown in the drawing; and Figures 23a and 23b illustrate some experimental computational stimulus results for the fluid flow in the rotor configuration that is shown in the drawing.

Detailed Description of Specific Settings

[0058] Agora, com relação às Figuras 1 a 4, é exibida uma configuração de um rotor 10 em que o rotor compreende uma mortalha frontal 12 e uma mortalha traseira 14, cada uma com a forma de um disco geralmente planar, cada disco com uma respectiva face interna principal 13, 15, uma respectiva face externa 21, 22 e uma respectiva borda periférica externa 16, 17. Um centro 11 se estende de uma face externa 22 da mortalha -traseira 14, sendo o centro 11 operativamente conectável a um eixo de acionamento (não exibido) para causar a rotação do rotor em volta de seu eixo central X-X (Figura 3).[0058] Now, referring to Figures 1-4, there is shown an embodiment of a rotor 10 wherein the rotor comprises a front shroud 12 and a rear shroud 14, each in the form of a generally planar disk, each disk having a respective major inner face 13, 15, a respective outer face 21, 22, and a respective outer peripheral edge 16, 17. A hub 11 extends from an outer face 22 of the rear shroud 14, the hub 11 being operatively connectable to a drive shaft (not shown) to cause rotation of the rotor about its central axis X-X (Figure 3).

[0059] Uma entrada do rotor 18 é fornecida na mortalha frontal 12, sendo a entrada 18 coaxial com o eixo central X-X, que é o eixo central de rotação do rotor 10 em uso. Quatro pás de bombeamento 30 se prolongam entre as faces internas principais opostas 13, 15 das mortalhas 12, 14, e são homogeneamente espaçadas em volta das faces principais 13, 15 das referidas mortalhas 12, 14. Conforme exibido na Figura 4, cada pá de bombeamento 30 é geralmente arqueada na seção transversal e inclui uma vanguarda interna 32 e um flanco externo 34 e faces laterais opostas 35 e 36, sendo a face lateral 35 um lado de bombeamento ou pressão. As pás são normalmente referidas como pás de curvatura para trás quando, visualizadas da direção de rotação. As vias de descarga 19 são fornecidas entre as pás de bombeamento adjacentes 30 através das quais o material passa desde a entrada do rotor 18. Cada via 19 tem uma região de entrada 24 e uma região de descarga 25 localizada na borda periférica externa 16, 17 das mortalhas 12, 14 das quais o lodo passa para a descarga da bomba. A seção de descarga 25 é mais larga do que a região de entrada 24 de forma que a via 19 geralmente tem forma de V. Os números de referência que identifiquem as diversas características descritas acima apenas foram indicadas em uma das pás 30 para fins de clareza.[0059] A rotor inlet 18 is provided in the front shroud 12, the inlet 18 being coaxial with the central axis X-X, which is the central axis of rotation of the rotor 10 in use. Four pumping blades 30 extend between the opposing inner main faces 13, 15 of the shrouds 12, 14, and are evenly spaced about the main faces 13, 15 of said shrouds 12, 14. As shown in Figure 4, each pumping blade 30 is generally arcuate in cross section and includes an inner leading edge 32 and an outer flank 34 and opposing side faces 35 and 36, the side face 35 being a pumping or pressure side. The blades are commonly referred to as back-curved blades when viewed from the direction of rotation. Discharge paths 19 are provided between adjacent pumping vanes 30 through which material passes from the impeller inlet 18. Each path 19 has an inlet region 24 and a discharge region 25 located at the outer peripheral edge 16, 17 of shrouds 12, 14 from which sludge passes to the pump discharge. The discharge section 25 is wider than the inlet region 24 so that the path 19 is generally V-shaped. Reference numerals identifying the various features described above have only been indicated on one of the vanes 30 for the sake of clarity.

[0060] Cada pá de bombeamento 30 tem associada consigo duas protrusões em forma de tira que atuam como pás guia de entrada de lodo 41, 42. Cada uma dessas pás guia de entrada 41, 42 se projeta de uma respectiva face lateral 35, 36 da pá de bombeamento 30. Cada pá guia de entrada 41 e 42 é disposta de forma central sobre as respectivas faces laterais 35 e 36 da pá de bombeamento 30 com a qual é associada e tem a forma de uma protrusão alongada que tem uma extremidade interna 43 localizada mais perto da vanguarda interna 32 da pá de bombeamento 30, e uma extremidade externa 44 localizada na metade da respectiva face lateral 35, 36. Em outras configurações, a(s) pá(s) de bombeamento pode(m) ser tira(s) mais longa(s) ou mais curta(s) do que as exibidas nas Figuras.[0060] Each pumping blade 30 has associated therewith two strip-shaped protrusions that act as slurry inlet guide blades 41, 42. Each of these inlet guide blades 41, 42 projects from a respective side face 35, 36 of the pumping blade 30. Each inlet guide blade 41, 42 is disposed centrally over the respective side faces 35, 36 of the pumping blade 30 with which it is associated and is in the form of an elongated protrusion having an inner end 43 located closer to the inner leading edge 32 of the pumping blade 30, and an outer end 44 located midway along the respective side face 35, 36. In other embodiments, the pumping blade(s) may be longer or shorter strips than those shown in the Figures.

[0061] Cada pá guia de entrada 41, 42 tem uma altura de aproximadamente 57% da espessura interna da pá de bombeamento 30 quando visualizada em seção transversal, embora nas configurações posteriores a altura da pá guia possa ser de 50% a 100% da referida espessura interna da pá de bombeamento. Cada pá guia 41, 42 tem geralmente altura constante em seu comprimento, embora em outras configurações a pá guia possa ter forma afunilada. As pás guia 41, 42 exibidas têm espessura de cerca de 55% da espessura interna média da pá de bombeamento 30, embora possa variar em outras configurações.[0061] Each inlet guide vane 41, 42 has a height of approximately 57% of the inner thickness of pumping vane 30 when viewed in cross-section, although in later embodiments the guide vane height may be 50% to 100% of said inner thickness of the pumping vane. Each guide vane 41, 42 is generally of constant height throughout its length, although in other embodiments the guide vane may be tapered in shape. The guide vanes 41, 42 shown have a thickness of approximately 55% of the average inner thickness of pumping vane 30, although this may vary in other embodiments.

[0062] O efeito da pá guia é o de alterar o fluxo de recirculação e as características da bomba porque as vias são menores na "região das pás, reduzindo assim a chance de fluxos de fluido se misturarem e recircularem de volta para a entrada do rotor.[0062] The effect of the guide vane is to alter the recirculation flow and pump characteristics because the paths are smaller in the "blade region", thus reducing the chance of fluid streams mixing and recirculating back to the impeller inlet.

[0063] Em outras configurações, as pás guia de entrada podem ser formadas como uma ranhura ou recesso localizado de forma a prolongar-se para o material da pá de bombeamento. Essas ranhuras também podem atuar como vias de passagem de guia de fluido da mesma maneira que as pás guia de entrada ficam localizadas em uma face lateral de uma pá de bombeamento.[0063] In other embodiments, the inlet guide vanes may be formed as a groove or recess located to extend into the pumping vane material. Such grooves may also act as fluid guide passageways in the same manner as inlet guide vanes are located on a side face of a pumping vane.

[0064] Também são contempladas configurações com qualquer combinação de pás guia de entrada na forma de recessos ou projeções localizadas nas pás de bombeamento na região da entrada das vias de descarga.[0064] Configurations with any combination of inlet guide vanes in the form of recesses or projections located on the pumping vanes in the region of the inlet of the discharge paths are also contemplated.

[0065] Em outras configurações, as pás guia de entrada não precisara ser. localizadas geralmente no centro da face da pá de bombea- mento, mas podem ser localizadas mais perto de uma ou outra das mortalhas, dependendo das circunstâncias.[0065] In other configurations, the inlet guide vanes need not be located generally in the center of the pumping vane face, but may be located closer to one or the other of the shrouds, depending on the circumstances.

[0066] Ainda em outras configurações, as pás guia de entrada não precisam se estender até a metade de uma respectiva face lateral de uma pá de bombeamento, mas podem se estender por uma distância mais curta ou mais longa, dependendo do fluido ou do lodo a ser bombeado.[0066] In still other configurations, the inlet guide vanes need not extend halfway up a respective side face of a pumping vane, but may extend a shorter or longer distance depending on the fluid or slurry being pumped.

[0067] Em outras configurações, pode haver mais de uma pá guia de entrada por face lateral de uma pá de bombeamento, ou em alguns casos, nenhuma pá guia de entrada em uma das faces laterais opostas de qualquer uma das duas pás de bombeamento que definem uma via de descarga.[0067] In other embodiments, there may be more than one inlet guide vane per side face of a pumping vane, or in some cases, no inlet guide vane on either of the opposing side faces of either of the two pumping vanes defining a discharge path.

[0068] De acordo com determinadas configurações, um rotor exemplar 10A é ilustrado nas figuras 5 a 7. Para conveniência, os mesmos números de referência foram usados para identificar as mesmas partes descritas com referência às Figuras 1 a 4. Aqui, o rotor 10A não tem pás guia de entrada, mas tem uma pluralidade de pás guia de descarga (ou palhetas) 50, 51.[0068] According to certain embodiments, an exemplary rotor 10A is illustrated in FIGS. 5-7. For convenience, the same reference numerals have been used to identify the same parts described with reference to FIGS. 1-4. Here, rotor 10A has no inlet guide vanes, but has a plurality of discharge guide vanes (or vanes) 50, 51.

[0069] As pás guia de descarga 50, 51 têm forma de projeções alongadas, de topo plano, geralmente com forma de salsicha na seção transversal. As pás de descarga 50, 51 estendem-se respectivamente das faces principais 13, 15 das respectivas mortalhas 12, 14 e são dispostas entre duas pás de bombeamento adjacentes 30. As pás guia de descarga 50, 51 têm uma respectiva extremidade externa 53, 54 localizada de forma adjacente à borda periférica externa 16, 17 das respectivas mortalhas 12, 14. As pás de descarga 50, 51 também têm uma extremidade interna 55, 56 que é localizada em algum lugar no meio de uma respectiva passagem 19. Conforme observado na Figura 7, as extremidades internas 55, 56 das pás guia de descarga 50, 51 são espaçadas com alguma distância do eixo central X-X do rotor 10A. As pás guia de descarga 50, 51 que são associadas com cada passagem 19 ficam de frente entre si, com suas superfícies externas espaçadas entre si.[0069] The discharge guide vanes 50, 51 are in the form of elongated, flat-topped projections, generally sausage-shaped in cross-section. The discharge vanes 50, 51 extend respectively from the main faces 13, 15 of the respective shrouds 12, 14 and are disposed between two adjacent pumping vanes 30. The discharge guide vanes 50, 51 have a respective outer end 53, 54 located adjacent to the outer peripheral edge 16, 17 of the respective shrouds 12, 14. The discharge vanes 50, 51 also have an inner end 55, 56 that is located somewhere in the middle of a respective passageway 19. As seen in Figure 7, the inner ends 55, 56 of the discharge guide vanes 50, 51 are spaced some distance from the central axis X-X of the rotor 10A. The discharge guide vanes 50, 51 which are associated with each passage 19 face each other, with their outer surfaces spaced apart.

[0070] Cada pá guia de descarga 50, 51 exibida tem uma altura de 33% da largura da pá de bombeamento 30, embora em algumas configurações a altura da pá guia possa ser de 5% a 50% da referida largura da pá de bombeamento "(distância entre as mortalhas 12, 14). Cada pá guia 50, 51 tem altura geralmente constante ao longo de seu comprimento, embora em outras configurações a pá guia 50, 51 possa ser afunilada em altura e também afunilada em largura.[0070] Each discharge guide vane 50, 51 shown has a height of 33% of the width of the pumping vane 30, although in some configurations the guide vane height may be from 5% to 50% of said pumping vane width (distance between shrouds 12, 14). Each guide vane 50, 51 is of generally constant height along its length, although in other configurations the guide vane 50, 51 may be tapered in height and also tapered in width.

[0071] Em outras configurações, as pás guia de descarga não precisam ser localizadas geralmente no centro entre as respectivas pás de bombeamento na face interna principal da mortalha, mas podem ser localizadas com mais proximidade das outras pás de bombeamen- to 30, dependendo das circunstâncias.[0071] In other embodiments, the discharge guide vanes need not be located generally centered between the respective pumping vanes on the main inner face of the shroud, but may be located more closely to the other pumping vanes 30, depending on the circumstances.

[0072] Em outras configurações, as pás guia de descarga podem se estender por uma distância mais curta ou mais longa para dentro da via de descarga do que mostram as configurações das Figuras 4 a 8, dependendo do fluido ou lodo a ser bombeado.[0072] In other configurations, the discharge guide vanes may extend a shorter or longer distance into the discharge path than shown in the configurations of Figures 4 through 8, depending on the fluid or slurry being pumped.

[0073] Em outras configurações, pode haver mais de uma pá de descarga por face interna principal de mortalha, ou, em alguns casos, nenhuma pá guia de descarga em uma das faces internas principais opostas ou qualquer uma das duas mortalhas que definem uma via de descarga.[0073] In other configurations, there may be more than one discharge vane per main inner shroud face, or in some cases, no discharge guide vane on either of the opposing main inner faces or either of the two shrouds defining a discharge path.

[0074] Em outras configurações, as pás guia de descarga podem ser de uma largura de seção transversal diferente das principais pás de bombeamento, e pode não ser necessariamente alongada, de de forma que o efeito desejado sobre o fluxo do lodo na descarga do rotor seja alcançado.[0074] In other embodiments, the discharge guide vanes may be of a different cross-sectional width than the main pumping vanes, and may not necessarily be elongated, so that the desired effect on the flow of sludge at the impeller discharge is achieved.

[0075] Acredita-se que as pás guia de descarga reduzirão o potencial para fluxos do tipo de vórtice de alta velocidade para formar em fluxos baixos. Isso reduz o potencial para partículas se desgastarem para dentro das mortalhas frontal ou traseira, resultando assim no desgaste de cavidades em que fluxos do tipo de vórtice possam ser originados e desenvolvidos. As pás guia também reduzirão a mistura das regiões de fluxo divisório na saída imediata do rotor para o padrão de fluxo já em rotação na voluta. Sente-se que as pás de descarga amaciarão e reduzirão a turbulência do fluxo do rotor para dentro do invólucro da bomba ou voluta.[0075] It is believed that the discharge guide vanes will reduce the potential for high velocity vortex type flows to form at low flow rates. This reduces the potential for particles to wear into the front or rear shrouds, thereby resulting in the wear of cavities in which vortex type flows can originate and develop. The guide vanes will also reduce mixing of the shear flow regions at the immediate impeller outlet into the already rotating flow pattern in the volute. It is felt that the discharge vanes will smooth and reduce turbulence of the impeller flow into the pump casing or volute.

[0076] Com relação à Figura 8 dos desenhos, uma configuração exemplar de um rotor 10B que compreende ambas as pás guia de entrada 41 e 42 e - as pás guia de descarga 50 e 51 em combinação, são exibidas.[0076] Referring to Figure 8 of the drawings, an exemplary configuration of a rotor 10B comprising both inlet guide vanes 41 and 42 and - discharge guide vanes 50 and 51 in combination, is shown.

[0077] Agora com relação às Figuras 9 a 16, é exibida uma configuração posterior de um rotor 10C em conformidade com determinadas configurações em que o rotor compreende uma mortalha frontal 12 e uma mortalha traseira 14, cada uma com a forma de um disco geralmente planar, cada disco com uma respectiva face interna principal 13, 15, uma respectiva face externa 21, 22 e uma respectiva borda periférica externa 16, 17. Um centro 11 operativamente conectável a um eixo de acionamento (não exibido) para causar a rotação do rotor em volta de seu eixo central X-X. As Figuras 9' e 10 ilustram a posição do rotor com o componente de entrada da bomba 60.[0077] Turning now to Figures 9-16, there is shown a further embodiment of a rotor 10C in accordance with certain embodiments wherein the rotor comprises a front shroud 12 and a rear shroud 14, each in the form of a generally planar disk, each disk having a respective major inner face 13, 15, a respective outer face 21, 22 and a respective outer peripheral edge 16, 17. A hub 11 is operatively connectable to a drive shaft (not shown) to cause rotation of the rotor about its central axis X-X. Figures 9' and 10 illustrate the position of the rotor with the pump inlet member 60.

[0078] Uma entrada do rotor 18 é fornecida, na mortalha frontal 12, sendo a entrada coaxial com o eixo central X-X, que é o. eixo central de rotação do rotor em uso. Quatro pás de bombeamento 30 se prolongam entre as faces internas, principais opostas 13, 15 das mortalhas 12, 14, e são homogeneamente espaçadas em volta das faces principais das referidas mortalhas 12, 14. Conforme exibido na Figura 16, cada pá de bombeamento 30 é geralmente arqueada em seção transversal e inclui uma vanguarda interna 32 e um flanco externo 34 e faces laterais opostas 35 e 36. Há vias de descarga 19 entre pás de bombeamento adjacentes 30 através das quais o material passa de uma entrada do rotor 18. Assim como as configurações descritas anteriormente, cada via 19 tem uma região de entrada 24 e uma região de descarga 25 localizada na borda periférica externa 16, 17 das morta-lhas 12, 14 das quais o lodo passa-para a bomba de descarga. A seção de descarga 25' pode ser mais larga do que a região de entrada 24 de forma que a via 19 geralmente tem forma de V. Números de referência que identifiquem as diversas características descritas acima apenas foram indicadas em uma das pás 30 para fins de clareza.[0078] A rotor inlet 18 is provided, in the front shroud 12, the inlet being coaxial with the central axis X-X, which is the central axis of rotation of the rotor in use. Four pumping vanes 30 extend between opposing, major inner faces 13, 15 of shrouds 12, 14, and are evenly spaced about the major faces of said shrouds 12, 14. As shown in Figure 16, each pumping vane 30 is generally arcuate in cross-section and includes an inner leading edge 32 and an outer flank 34 and opposing side faces 35 and 36. There are discharge paths 19 between adjacent pumping vanes 30 through which material passes from an impeller inlet 18. As with the previously described configurations, each path 19 has an inlet region 24 and a discharge region 25 located on the outer peripheral edge 16, 17 of shrouds 12, 14 from which sludge passes to the discharge pump. The discharge section 25' may be wider than the inlet region 24 so that the path 19 is generally V-shaped. Reference numerals identifying the various features described above have only been indicated on one of the blades 30 for the sake of clarity.

[0079] Nessa ilustração exemplar em particular, o rotor 10C não tem pás guia de entrada, mas tem uma pluralidade de pás guia de descarga 51. As pás guia de descarga 51 têm forma de projeções alongadas, de topo plano, geralmente com forma de salsicha na seção transversal e afuniladas em ambas as extremidades. As pás de des- carga 51 estendem-se respectivamente da face principal 15 da mortalha traseira 14 e são dispostas entre duas pás de bombeamento adjacentes 30. As pás guia de descarga 51 têm uma respectiva extremidade externa 54 localizada adjacente â borda periférica externa das mortalha 14. As pás de descarga 51 também têm uma extremidade interna 56 que é localizada em algum lugar no meio de uma respectiva passagem 19. As extremidades internas 56 das pás guia de descarga 51 são espaçadas do eixo central X-X do rotor 10C.[0079] In this particular exemplary illustration, the rotor 10C has no inlet guide vanes, but has a plurality of discharge guide vanes 51. The discharge guide vanes 51 are shaped as elongated, flat-topped projections, generally sausage-shaped in cross-section and tapered at both ends. The discharge vanes 51 extend respectively from the main face 15 of the rear shroud 14 and are disposed between two adjacent pumping vanes 30. The discharge guide vanes 51 have a respective outer end 54 located adjacent the outer peripheral edge of the shrouds 14. The discharge vanes 51 also have an inner end 56 that is located somewhere in the middle of a respective passageway 19. The inner ends 56 of the discharge guide vanes 51 are spaced from the central axis X-X of the rotor 10C.

[0080] Cada pá guia de descarga 51 exibida tem uma altura de 33% da largura da pá de bombeamento do rotor 30, embora em algumas configurações a altura da pá guia possa ser de 5% a 50% da referida largura da pá de bombeamento (distância entre as mortalhas). Cada pá guia 51 tem altura geralmente constante em seu comprimento, embora em outras configurações a pá guia possa ser afunilada em altura e também afunilada em largura. Como 'fica aparente a partir dos desenhos; as pás guia de descarga 51 podem ter bordas periféricas chanfradas.[0080] Each discharge guide vane 51 shown has a height of 33% of the pumping vane width of the rotor 30, although in some configurations the guide vane height may be from 5% to 50% of said pumping vane width (distance between shrouds). Each guide vane 51 is generally constant in height throughout its length, although in other configurations the guide vane may be tapered in height and also tapered in width. As is apparent from the drawings, the discharge guide vanes 51 may have chamfered peripheral edges.

[0081] Conforme exibido nas Figuras 9 a 16, as pás guias de descarga são dispostas em cada respectiva via 19 de forma a ter espaçamento de uma respectiva face de pá de bombeamento 35 da qual fica mais próxima por cerca da espessura de uma pá guia de descarga D1 para dentro da via de passagem 19. A espessura da pá guia de descarga D1 e a distância de espaçamento D2 da face da pá de bom- beamento 35 são exibidas nas figuras 9, 10 e 16, em que D1 e D2 são aproximadamente equivalentes em dimensão. Nessa distância, as pás do rotor se estendem a uma. altura de cerca de 33% da largura da pá de bombeamento do rotor. Este rotor 10C corresponde à configuração descrita na Figura 4 do presente relatório descritivo.[0081] As shown in Figures 9 to 16, the discharge guide vanes are arranged in each respective path 19 so as to be spaced from a respective pumping vane face 35 which is closest to it by about the thickness of a discharge guide vane D1 into the path 19. The discharge guide vane thickness D1 and the spacing distance D2 from the pumping vane face 35 are shown in Figures 9, 10 and 16, where D1 and D2 are approximately equivalent in dimension. At this distance, the rotor blades extend to a height of about 33% of the rotor pumping vane width. This rotor 10C corresponds to the configuration described in Figure 4 of the present specification.

[0082] O rotor 10C inclui ainda pás de expulsão ou auxiliares 57, 58 nas respectivas faces externas 21, 22 das mortalhas 12, 14. Algu- mas das pás 58 da mortalha traseira têm diferentes larguras. Como fica aparente a partir dos desenhos, as pás de expulsão têm bordas chanfradas.[0082] The rotor 10C further includes expulsion or auxiliary vanes 57, 58 on the respective outer faces 21, 22 of the shrouds 12, 14. Some of the rear shroud vanes 58 have different widths. As is apparent from the drawings, the expulsion vanes have chamfered edges.

[0083] Com relação às Figuras 17 e 18, é exibida uma configuração posterior de um rotor 10D em conformidade com determinadas configurações em que o rotor compreende uma mortalha frontal 12 e uma mortalha traseira 14, cada uma com a forma de um disco geralmente planar, cada disco com uma respectiva face interna principal 13, 15, uma respectiva face externa 21, 22 e uma respectiva borda periférica externa 16, 17. Essas características são ilustradas na Figura 17. Um centro 11 se estende de uma face externa da mortalha traseira 14, sendo o centro 11 operativamente conectável a um eixo de acionamento (não exibido) para causar a rotação do rotor em volta de seu eixo central X-X. Em todos os aspectos, o rotor 10D é o mesmo que o rotor 10C exibido nas Figuras 9 a 16, com exceção de que as pás de expulsão da mortalha frontal 57 têm forma de projeto diferente e bordas chanfradas, e não há pás de rotor de mortalha traseira.[0083] Referring to Figures 17 and 18, there is shown a further embodiment of a rotor 10D in accordance with certain embodiments wherein the rotor comprises a front shroud 12 and a rear shroud 14, each shaped as a generally planar disk, each disk having a respective major inner face 13, 15, a respective outer face 21, 22, and a respective outer peripheral edge 16, 17. These features are illustrated in Figure 17. A hub 11 extends from an outer face of the rear shroud 14, the hub 11 being operatively connectable to a drive shaft (not shown) to cause rotation of the rotor about its central axis X-X. In all respects, rotor 10D is the same as rotor 10C shown in Figures 9 through 16, except that the front shroud expulsion blades 57 have a different design shape and chamfered edges, and there are no rear shroud rotor blades.

Experimental simulation

[0084] Foram realizados experimentos computacionais para simular o fluxo nos diversos projetos do rotor aqui divulgados, usando o software comercial ANSYS CFX. Esse software aplica métodos de Dinâmica de Fluido Computacional (CFD) para resolver o campo de velocidade para o fluido bombeado. O software é capaz de resolver muitas outras variáveis de interesse, no entanto, a velocidade é a variável relevante para as figuras aqui exibidas.[0084] Computational experiments were performed to simulate the flow in the various impeller designs disclosed herein using the commercial software ANSYS CFX. This software applies Computational Fluid Dynamics (CFD) methods to solve for the velocity field for the pumped fluid. The software is capable of solving for many other variables of interest, however, velocity is the relevant variable for the figures shown herein.

[0085] Para cada experimento de CFD, os resultados são pós- processados com o uso do módulo correspondente de CFX. As figuras exibem visualizações seccionais transversais de quatro planos A, B, C e D que cortam o projeto do rotor relevante perpendicularmente a seu eixo de rotação na mesma profundidade para cada experimento. Os vetores de velocidade são dispostos sobre esses quatro planos para analisar como as partículas de fluido ou lodo se movem através do canal formado entre as pás de bombeamento do rotor. O tamanho desses vetores, junto com sua densidade de distribuição, indica a magnitude do parâmetro velocidade e os padrões de vetor curvados geralmente indicam a presença de vórtices.[0085] For each CFD experiment, the results are post-processed using the corresponding CFX module. The figures show cross-sectional views of four planes A, B, C, and D that cut the relevant impeller design perpendicular to its axis of rotation at the same depth for each experiment. Velocity vectors are plotted over these four planes to analyze how fluid or sludge particles move through the channel formed between the impeller pumping blades. The size of these vectors, together with their distribution density, indicates the magnitude of the velocity parameter, and curved vector patterns generally indicate the presence of vortices.

[0086] Os vetores de velocidade são dispostos sobre os planos para analisar como as partículas de fluido se movem através do canal entre as pás de bombeamento do rotor.[0086] Velocity vectors are plotted on the planes to analyze how fluid particles move through the channel between the pumping blades of the rotor.

Experiment 1

[0087] Conforme demonstrado na Figura 19(a) e 19(b), é exibido um rotor padrão ("basal") que tem uma mortalha frontal, uma mortalha traseira e quatro pás de bombeamento de rotor que se estendem entre as faces principais internas das mortalhas. Esse rotor não tem nenhuma pá guia de descarga disposta dentro de uma respectiva via de passagem, ou que se projeta a partir da face principal ou uma das mortalhas.[0087] As shown in Figure 19(a) and 19(b), a standard ("basal") rotor is shown having a front shroud, a rear shroud, and four rotor pumping vanes extending between the inner main faces of the shrouds. This rotor has no discharge guide vanes disposed within a respective passageway, or projecting from the main face or one of the shrouds.

[0088] A visualização lateral do rotor exibido nas Figuras 19 (a) e 19(b) exibe a posição de quatro planos A, B, C e D, que cortam o projeto do rotor relevante perpendicularmente a seu eixo de rotação.[0088] The side view of the rotor shown in Figures 19(a) and 19(b) shows the position of four planes A, B, C and D, which cut the relevant rotor design perpendicular to its axis of rotation.

[0089] O plano A é posicionado em uma altura acima da mortalha traseira que tem menos de 35% da largura da pá de bombeamento (onde a largura da pá de bombeamento é definida como a distância entre as mortalhas frontal e traseira do rotor).[0089] Plane A is positioned at a height above the rear shroud that is less than 35% of the pumping blade width (where the pumping blade width is defined as the distance between the front and rear shrouds of the rotor).

[0090] O plano B é posicionado em uma altura acima da mortalha traseira, que é menor do que 50% da largura da pá de bombeamento.[0090] Plane B is positioned at a height above the rear shroud that is less than 50% of the width of the pumping blade.

[0091] O plano C é posicionado em uma altura acima da mortalha traseira que fica localizada a mais de 50%, e menos de 65% da largura da pá de bombeamento (e entre as mortalhas frontal e traseira).[0091] Plane C is positioned at a height above the rear shroud that is located more than 50%, and less than 65% of the width of the pumping blade (and between the front and rear shrouds).

[0092] O plano D é posicionado em uma altura acima da mortalha traseira, que é maior do que 65% da largura da pá de bombeamento.[0092] Plane D is positioned at a height above the rear shroud that is greater than 65% of the width of the pumping blade.

[0093] Os resultados do Experimento 1 podem ser observados por referência aos vetores de velocidade dispostos nas Figuras 19(a) e 19(b), que são rotuladas como Plano A, Plano B, Plano C e Plano D. O tamanho desses vetores junto com sua densidade de distribuição indica a magnitude do parâmetro de velocidade e a presença de vórtices. A área importante para se observar é a região localizada em frente à superfície de pressão (ou face de bombeamento) de cada uma das pás de bombeamento, e que se estende para a via de passagem de descarga de fluxo entre as pás de bombeamento. A área relevante é indicada em cada plano de vetor de velocidade pela seta pequena.[0093] The results of Experiment 1 can be observed by reference to the velocity vectors plotted in Figures 19(a) and 19(b), which are labeled Plane A, Plane B, Plane C, and Plane D. The size of these vectors together with their distribution density indicates the magnitude of the velocity parameter and the presence of vortices. The important area to observe is the region located in front of the pressure surface (or pumping face) of each of the pumping blades, and extending into the discharge flow passageway between the pumping blades. The relevant area is indicated in each velocity vector plane by the small arrow.

[0094] Como pode ser visto nas Figuras 19 (a) e 19(b), caso se pense que o núcleo do vórtice como um corpo cônico, seu diâmetro diminui notadamente conforme se aproxima da mortalha frontal (indo do Plano A para o Plano D). Essa é a condição de operação basal. Experimento 2[0094] As can be seen in Figures 19(a) and 19(b), if the vortex core is thought of as a conical body, its diameter decreases noticeably as it approaches the front shroud (going from Plane A to Plane D). This is the baseline operating condition. Experiment 2

[0095] Conforme demonstrado na Figura 20 (a) e 20 (b), é exibido um rotor que tem uma mortalha frontal, uma mortalha traseira e quatro pás de bombeamento de rotor que se estendem entre as faces principais internas das mortalhas. As principais pás de bombeamento nos Experimentos de 2 a 5 são idênticas às exibidas no Experimento 1. Esse rotor tem pás guia de descarga dispostas dentro de cada respectiva via de passagem, projetando-se da face principal interna das mortalhas frontal e traseira e posicionadas na metade do caminho entre a largura da via de passagem entre duas pás de bombeamento. Nessa distância, as pás do rotor se estendem a uma altura de cerca de 33% da largura, da. pá de bombeamento do rotor. O rotor corresponde à configuração exibida nas Figuras 5, 6 e 7 do presente relatório descritivo.[0095] As shown in Figure 20(a) and 20(b), there is shown a rotor having a front shroud, a rear shroud, and four rotor pumping blades extending between the inner major faces of the shrouds. The main pumping blades in Experiments 2 through 5 are identical to those shown in Experiment 1. This rotor has discharge guide vanes disposed within each respective passageway, projecting from the inner major face of the front and rear shrouds and positioned midway between the width of the passageway between two pumping blades. At this distance, the rotor blades extend to a height of about 33% of the width, of the rotor pumping blade. The rotor corresponds to the configuration shown in Figures 5, 6, and 7 of this specification.

[0096] A visualização lateral do rotor exibido nas Figuras 20 (a) e 20(b) exibe a posição de quatro planos A, B, C e D, que cortam o projeto do rotor relevante perpendicularmente a seu eixo de rotação nas mesmas posições exibidas no Experimento 1.[0096] The side view of the rotor shown in Figures 20(a) and 20(b) displays the position of four planes A, B, C and D, which cut the relevant rotor design perpendicular to its axis of rotation at the same positions shown in Experiment 1.

[0097] Os resultados do Experimento 2 podem ser observados por referência aos vetores de velocidade dispostos nas Figuras 20(a) e 20(b), que são rotuladas como Plano A, Plano B, Plano C e Plano D. O tamanho desses vetores junto com sua densidade de distribuição indica a magnitude do parâmetro de velocidade e a presença de vórtices. A área importante para se observar é a região localizada em frente à superfície de pressão (ou face de bombeamento) de cada uma das pás de bombeamento, e que se estende para a via de passagem de descarga de fluxo entre as pás de bombeamento. A área relevante é indicada em cada plano de vetor de velocidade pela seta pequena.[0097] The results of Experiment 2 can be observed by reference to the velocity vectors plotted in Figures 20(a) and 20(b), which are labeled Plane A, Plane B, Plane C, and Plane D. The size of these vectors together with their distribution density indicates the magnitude of the velocity parameter and the presence of vortices. The important area to observe is the region located in front of the pressure surface (or pumping face) of each of the pumping blades, and extending into the discharge flow passageway between the pumping blades. The relevant area is indicated in each velocity vector plane by the small arrow.

[0098] Como pode ser visto nas Figuras 20(a) e 20(b), caso se pense no núcleo do vórtice como um corpo cônico, as pás guia de descarga nas posições exibidas devem atuar em algum grau sobre o núcleo do vórtice para confinar seu destaque a partir da face de bom- beamento da pá de bombeamento, no entanto, os dados do vetor de velocidade disposto exibem que a ação dessas pás guia de descarga dupla é mínima. Isso pode ser observado em comparação dos resultados das Figuras 19(a) e 19(b) com as Figuras 20 (a) e 20(b) respectivamente.[0098] As can be seen from Figures 20(a) and 20(b), if the vortex core is thought of as a conical body, the discharge guide vanes in the positions shown must act to some degree upon the vortex core to confine its shedding from the pumping face of the pumping blade, however, the arrayed velocity vector data show that the action of these dual discharge guide vanes is minimal. This can be seen by comparing the results of Figures 19(a) and 19(b) with Figures 20(a) and 20(b) respectively.

Experiment 3

[0099] Conforme demonstrado nas Figuras 21 (a) e 21 (b), é exibido um rotor que tem uma mortalha frontal, uma mortalha traseira e quatro pás de bombeamento de rotor que se estendem entre as faces principais internas das mortalhas. Esse rotor tem pás guia de descarga dispostas dentro de cada respectiva via de passagem, que se projetam a partir da face principal interna da mortalha frontal e da mortalha traseira e são espaçadas a partir de uma respectiva pá de bombeamento da qual fica mais perto por cerca da espessura de uma pá guia de descarga na via de passagem.[0099] As shown in Figures 21(a) and 21(b), there is shown a rotor having a front shroud, a rear shroud, and four rotor pumping vanes extending between the inner major faces of the shrouds. This rotor has discharge guide vanes disposed within each respective passageway, which project from the inner major face of the front shroud and the rear shroud and are spaced from a respective pumping vane to which it is nearest by about the thickness of a discharge guide vane in the passageway.

[00100] Nessa distância, as pás do rotor se estendem a uma altura de cerca de 33% da largura da pá de bombeamento do rotor.[00100] At this distance, the rotor blades extend to a height of about 33% of the rotor pumping blade width.

[00101] A visualização lateral do rotor exibido nas Figuras 21(a) e 21(b) exibe a posição de quatro planos A, B, C e D, que cortam o projeto do rotor relevante perpendicularmente a seu eixo de rotação nas mesmas posições exibidas no Experimento 1.[00101] The side view of the rotor shown in Figures 21(a) and 21(b) displays the position of four planes A, B, C and D, which cut the relevant rotor design perpendicular to its axis of rotation at the same positions shown in Experiment 1.

[00102] Os resultados do Experimento 3 podem ser observados por referência aos vetores de velocidade dispostos nas Figuras 21(a) e 21(b), que são rotuladas como Plano A, Plano B, Plano C e Plano D. O tamanho desses vetores junto com sua densidade de distribuição indica a magnitude do parâmetro de velocidade e a presença de vórtices. A área importante para se observar é a região localizada em frente à superfície de pressão (ou face de bombeamento) de cada uma das pás de bombeamento, e que se estende para a via de passagem de descarga de fluxo entre as pás de bombeamento. A área relevante é indicada em cada plano de vetor de velocidade pela seta pequena.[00102] The results of Experiment 3 can be observed by reference to the velocity vectors plotted in Figures 21(a) and 21(b), which are labeled Plane A, Plane B, Plane C, and Plane D. The size of these vectors together with their distribution density indicates the magnitude of the velocity parameter and the presence of vortices. The important area to observe is the region located in front of the pressure surface (or pumping face) of each of the pumping blades, and extending into the discharge flow passageway between the pumping blades. The relevant area is indicated in each velocity vector plane by the small arrow.

[00103] Como pode ser visto nas Figuras 21 (a) e 21 (b), a pá guia de descarga (ou palheta) posicionada mais perto da pá de bombea- mento exibe um efeito aperfeiçoado sobre o núcleo do vórtice. Ou seja, na região da mortalha traseira, os vórtices são confinados pela presença da pá guia de descarga. No entanto, como pode ser observado pela comparação da Figura 20(b), Plano D, há muito poucas diferenças entre a condição dos vórtices em frente às pás de bombeamento neste Experimento 3 em comparação com o[00103] As can be seen in Figures 21(a) and 21(b), the discharge guide vane (or vane) positioned closer to the pumping blade exhibits an improved effect on the vortex core. That is, in the rear shroud region, the vortices are confined by the presence of the discharge guide vane. However, as can be seen by comparing Figure 20(b), Plane D, there is very little difference between the vortex condition in front of the pumping blades in this Experiment 3 compared to the

[00104] Experimento 2. Isso significa que a pá guia de descarga localizada sobre a mortalha frontal que fica mais perto da pá de bom- beamento tem pouco efeito sobre o confinamento dos vórtices. Os inventores crêem que esse resultado provavelmente se deve ao menor diâmetro do núcleo do vórtice dessa localização de mortalha frontal.[00104] Experiment 2. This means that the discharge guide vane located on the front shroud that is closest to the pumping vane has little effect on vortex confinement. The inventors believe that this result is probably due to the smaller vortex core diameter of this front shroud location.

Experiment 4

[00105] Conforme demonstrado na Figura 22 (a) e 22 (b), é exibido um rotor que tem uma mortalha frontal, uma mortalha traseira e quatro pás de bombeamento de rotor que se estendem entre as faces principais internas das mortalhas. Esse rotor tem pás guia de descarga dispostas dentro de cada respectiva via de passagem, que se projetam a partir da face principal interna da mortalha traseira e são espaçadas a partir de uma respectiva pá de bombeamento da qual fica mais perto por -cerca da espessura de uma pá guia de descarga na via de passagem. Nessa distância, as pás do rotor se estendem a uma altura de cerca de 33% da largura da pá de bombeamento do rotor. O rotor corresponde à configuração exibida nas Figuras 9 a 16 do presente relatório descritivo.[00105] As shown in Figure 22(a) and 22(b), there is shown a rotor having a front shroud, a rear shroud, and four rotor pumping vanes extending between the inner major faces of the shrouds. This rotor has discharge guide vanes disposed within each respective passageway, which project from the inner major face of the rear shroud and are spaced from a respective pumping vane to which it is nearest by about the thickness of a discharge guide vane in the passageway. At this distance, the rotor blades extend to a height of about 33% of the width of the rotor pumping vane. The rotor corresponds to the configuration shown in Figures 9 through 16 of this specification.

[00106] A visualização lateral do rotor exibido nas Figuras 22(a) e 22(b) exibe a posição de quatro planos A, B, C e D, que cortam o projeto do rotor relevante perpendicularmente a seu eixo de rotação nas mesmas posições exibidas no Experimento 1.[00106] The side view of the rotor shown in Figures 22(a) and 22(b) displays the position of four planes A, B, C and D, which cut the relevant rotor design perpendicular to its axis of rotation at the same positions shown in Experiment 1.

[00107] Os resultados do Experimento 4 podem ser observados por referência aos vetores de velocidade dispostos nas Figuras 22(a) e 22(b), que são rotuladas como Plano A, Plano B, Plano C e Plano D. O tamanho desses vetores junto com sua densidade. de distribuição indica a magnitude do parâmetro de velocidade e a presença de vórtices. A área importante para se observar é a região localizada em frente à superfície de pressão (ou face de bombeamento) de cada uma das pás de bombeamento, e que se estende para a via de passagem de descarga de fluxo entre as pás de bombeamento. A área relevante é indicada em cada plano de vetor de velocidade pela seta pequena.[00107] The results of Experiment 4 can be observed by reference to the velocity vectors arranged in Figures 22(a) and 22(b), which are labeled Plane A, Plane B, Plane C, and Plane D. The size of these vectors together with their density of distribution indicates the magnitude of the velocity parameter and the presence of vortices. The important area to observe is the region located in front of the pressure surface (or pumping face) of each of the pumping blades, and extending into the discharge flow passageway between the pumping blades. The relevant area is indicated in each velocity vector plane by the small arrow.

[00108] Como pode ser observado nas Figuras 22 (a) e 22 (b), há muito poucas diferenças entre a condição dos vórtices em frente às pás de bombeamento neste Experimento 4 em comparação com o Experimento 3. Isso significa que a pá guia de descarga localizada sobre a mortalha frontal que fica mais perto da pá de bombeamento tem pouco ou nenhum efeito sobre o confinamento dos vórtices. O Experimento 4, portanto, pareceria ser a disposição de projeto ideal para minimizar a complexidade do projeto do rotor enquanto ainda maximiza o efeito de confinamento dos vórtices.[00108] As can be seen from Figures 22(a) and 22(b), there is very little difference between the vortex condition in front of the pumping blades in this Experiment 4 compared to Experiment 3. This means that the discharge guide vane located on the front shroud that is closer to the pumping blade has little or no effect on vortex confinement. Experiment 4 would therefore appear to be the optimal design arrangement to minimize rotor design complexity while still maximizing the vortex confinement effect.

Experiment 5

[00109] Conforme demonstrado na Figura 23 (a) e 23 (b), é exibido um rotor que tem uma mortalha frontal, uma mortalha traseira e quatro pás de bombeamento de rotor que se estendem entre as faces principais internas das mortalhas. Esse rotor tem pás guia de descarga dispostas dentro de cada respectiva via de passagem, que se projetam a partir da face principal interna da mortalha traseira e são espaçadas a partir de uma respectiva pá de bombeamento da qual fica mais perto por cerca da espessura de uma pá guia de descarga na via de passagem. Nessa distância, as pás do rotor se estendem a uma altura de cerca de 50% da largura da pá de bombeamento do rotor.[00109] As shown in Figure 23(a) and 23(b), there is shown a rotor having a front shroud, a rear shroud, and four rotor pumping vanes extending between the inner major faces of the shrouds. This rotor has discharge guide vanes disposed within each respective passageway, which project from the inner major face of the rear shroud and are spaced from a respective pumping vane to which it is nearest by about the thickness of a discharge guide vane in the passageway. At this distance, the rotor blades extend to a height of about 50% of the width of the rotor pumping vane.

[00110] A visualização lateral do rotor exibido nas Figuras 23(a) e 23(b) exibe a posição de quatro planos A, B, C e D, que cortam o projeto do rotor relevante perpendicularmente a seu eixo de rotação nas mesmas posições exibidas no Experimento 1.[00110] The side view of the rotor shown in Figures 23(a) and 23(b) displays the position of four planes A, B, C and D, which cut the relevant rotor design perpendicular to its axis of rotation at the same positions shown in Experiment 1.

[00111] Os resultados do Experimento 5 podem ser observados por referência aos vetores de velocidade dispostos nas Figuras 23(a) e 23(b), que são rotuladas como Plano A, Plano B, Plano C e Plano D. O tamanho desses vetores junto com sua densidade de distribuição indica a magnitude do parâmetro de velocidade e a presença de vórtices, A área importante para se observar é a região localizada em frente à superfície de pressão (ou face de bombeamento) de cada uma das pás de bombeamento, e que se estende para a via de passagem de descarga de fluxo entre as pás de bombeamento. A área relevante é indicada em cada plano de vetor de velocidade pela seta pequena.[00111] The results of Experiment 5 can be observed by reference to the velocity vectors plotted in Figures 23(a) and 23(b), which are labeled Plane A, Plane B, Plane C, and Plane D. The size of these vectors together with their distribution density indicates the magnitude of the velocity parameter and the presence of vortices. The important area to observe is the region located in front of the pressure surface (or pumping face) of each of the pumping blades, and extending into the discharge flow passageway between the pumping blades. The relevant area is indicated in each velocity vector plane by the small arrow.

[00112] Como pode ser observado nas Figuras 23 (a) e 23 (b), as pás guia da mortalha traseira estendidas atuam sobre b vórtice conforme exibido nos Planos A e B, e espera-se que confinem seu destaque a partir da face de bombeamento da pá de bombeamento. No entanto, os dados do vetor de velocidade dispostos demonstram que a ação das pás guia de altura aumentada é mínima sobre o núcleo do vórtice em comparação com resultados exibidos em uma posição equivalente no Experimento 4. Isso pode ser observado em comparação com as Figuras 22(a) e 22(b). No entanto, os inventores descobriram que a presença de uma pá guia maior, de fato, reduziu a eficiência da combinação rotor/bomba, o que significa que esse projeto não é o ideal.[00112] As can be seen from Figures 23(a) and 23(b), the extended rear shroud guide vanes act upon the b vortex as displayed in Planes A and B, and are expected to confine its shedding from the pumping face of the pumping vane. However, the arrayed velocity vector data demonstrate that the action of the increased height guide vanes is minimal upon the vortex core compared to results displayed in an equivalent position in Experiment 4. This can be seen by comparison with Figures 22(a) and 22(b). However, the inventors found that the presence of a larger guide vane actually reduced the efficiency of the impeller/pump combination, meaning that this design is not optimal.

[00113] Os inventores acreditam que tanto a pá guia de entrada como a de descarga aperfeiçoarão o desempenho reduzindo a turbulência dentro do fluxo principal e também ajudarão a reduzir a quantidade de recirculação, especialmente quando a pá guia de descarga estiver mais perto da face lateral de pressão ou bombeamento da pá de bombeamento adjacente mais próxima. Esses efeitos reduzirão as perdas de energia dentro do rotor da bomba e, assim, melhorarão o desempenho geral da -bomba em termos de cabeça de pressão e eficiência de uma bomba de lodo sobre uma faixa de fluxo maior de fluxos baixo a alto. A melhora no desempenho em uma faixa maior de fluxos também oferecerá menos desgaste geral dentro da bomba, aprimorando assim a vida operacional útil da bomba de lodo.[00113] The inventors believe that both the inlet and discharge guide vane will improve performance by reducing turbulence within the main flow and will also help to reduce the amount of recirculation, especially when the discharge guide vane is closer to the pressure or pumping side face of the nearest adjacent pumping vane. These effects will reduce energy losses within the pump impeller and thus improve overall pump performance in terms of pressure head and efficiency of a slurry pump over a wider flow range from low to high flows. The improved performance over a wider flow range will also provide less overall wear within the pump, thereby improving the useful operating life of the slurry pump.

[00114] Os materiais usados para os rotores aqui divulgados podem ser selecionados a partir de materiais adequados para definir, formar ou encaixar conforme descrito, incluindo metais rígidos com alto teor de cromo ou meais tratados (por exemplo, temperados) de forma a incluir ima micro-estrutura de metal enrijecido. Os rotores[00114] The materials used for the rotors disclosed herein may be selected from materials suitable for defining, forming or fitting as described, including hard metals with a high chromium content or metals treated (e.g., tempered) to include a hardened metal microstructure. The rotors

[00115] poderiam também ter sido fabricados a partir de outros materiais de difícil desgaste, como cerâmica ou mesmo ser feitos de materiais emborrachados rígidos.[00115] could also have been made from other materials that are difficult to wear, such as ceramics or even be made from rigid rubberized materials.

[00116] Qualquer uma das configurações do rotor aqui divulgada encontrará uso em uma bomba centrífuga de lodo do tipo de voluta. Essas bombas normalmente compreendem um invólucro de bomba com uma região de entrada e uma região de descarga, e o rotor fica posicionado dentro do invólucro da bomba e é girado por um eixo de acionamento motorizado axialmente conectado ao rotor. Como o rotor é normalmente uma peça de desgaste, periodicamente o invólucro da bomba é aberto e o rotor desgastado é removido e descartado, sendo substituído por um rotor não desgastado, que pode ser do tipo aqui divulgado. O rotor desgastado pode ter um design diferente do rotor novo, não desgastado, contanto que o rotor novo, não desgastado, seja intercambiável com o espaço dentro do invólucro' da bomba e a conexão axial ao eixo de acionamento.[00116] Any of the impeller configurations disclosed herein will find use in a volute type centrifugal slurry pump. Such pumps typically comprise a pump casing with an inlet region and a discharge region, and the impeller is positioned within the pump casing and is rotated by a motorized drive shaft axially connected to the impeller. Since the impeller is typically a wearing part, periodically the pump casing is opened and the worn impeller is removed and discarded, and replaced with an unworn impeller, which may be of the type disclosed herein. The worn impeller may be of a different design than the new, unworn impeller, provided that the new, unworn impeller is interchangeable with the space within the pump casing and the axial connection to the drive shaft.

[00117] Em algumas configurações, o rotor é um produto fundido feito de metal derretido solidificado. O processo de fundição envolve colocar o metal derretido em um molde e deixar que o metal se resfrie e solidifique para adquirir a forma do rotor exigido. A complexidade do processo de fundição depende, em alguma medida, da forma e da configuração do molde do rotor, necessitando, em alguns casos, de técnicas especiais para introduzir o metal derretido e para retirar o produto fundido do molde.[00117] In some embodiments, the rotor is a casting made of solidified molten metal. The casting process involves placing the molten metal into a mold and allowing the metal to cool and solidify to form the required rotor shape. The complexity of the casting process depends to some extent on the shape and configuration of the rotor mold, requiring in some cases special techniques for introducing the molten metal into and removing the molten product from the mold.

[00118] Em algumas configurações do rotor, é possível remover e instalar uma pá guia de entrada ou descarga desgastada de sua posição na respectiva pá de bombeamento ou mortalha após um período de uso ou, por exemplo, se uma das pás tiver quebrado durante o uso. Dependendo do material de fabricação, o rotor pode ser reparado por solda, colagem ou de alguma outra forma de fixação mecânica da pá guia de substituição.[00118] In some impeller configurations, it is possible to remove and install a worn inlet or discharge guide vane from its position in the respective pumping vane or shroud after a period of use or, for example, if one of the vanes has broken during use. Depending on the material of construction, the impeller may be repaired by welding, gluing or some other form of mechanical attachment of the replacement guide vane.

[00119] A referência no relatório descritivo a qualquer outra publicação anterior (ou informação derivada), ou a qualquer questão que seja conhecida, não é e não deve ser considerada como um reconhecimento ou uma admissão ou qualquer forma de sugestão de que essa publicação anterior (ou informação derivada) ou matéria conhecida faça parte do conhecimento no campo de esforço ao qual o presente relatório descritivo se relaciona.[00119] Reference in the specification to any other prior publication (or derived information), or to any matter which is known, is not and should not be considered as an acknowledgment or an admission or any form of suggestion that such prior publication (or derived information) or known matter forms part of the knowledge in the field of endeavor to which this specification relates.

[00120] Ao longo deste relatório descritivo e" das reivindicações seguintes, gerais comuns a menos que o contexto exija de outra forma, o termo "compreender" e suas variações como "compreende", ou "compreendendo" serão interpretados como se implicassem a inclusão de um íntegro declarado ou uma etapa ou grupo de íntegros ou etapas, mas não a exclusão de qualquer outro íntegro ou etapa ou grupo de íntegros ou etapas.[00120] Throughout this specification and the following claims, general and common unless the context otherwise requires, the term "comprise" and its variations such as "comprises" or "comprising" will be construed as implying the inclusion of a stated whole or step or group of wholes or steps, but not the exclusion of any other whole or step or group of wholes or steps.

[00121] Na descrição acima de configurações preferenciais, a terminologia específica foi usada para fins de clareza. No entanto, a invenção não é destinada a ser limitada aos termos específicos selecionados, e deve ser entendido que cada termo específico inclui todos os equivalentes técnicos que operam de maneira semelhante para se realizar uma finalidade técnica semelhante. Termos como "frontal", "traseiro" e afins são usados como termos de conveniência para oferecer pontos de referência, não devendo ser interpretados como termos limi- tantes.[00121] In the above description of preferred embodiments, specific terminology has been used for the purpose of clarity. However, the invention is not intended to be limited to the specific terms selected, and it is to be understood that each specific term includes all technical equivalents that operate in a similar manner to accomplish a similar technical purpose. Terms such as "front," "rear," and the like are used as terms of convenience to provide points of reference and are not to be construed as limiting terms.

[00122] Finalmente, deve-se entender que diversas alterações, modificações e/ou adições podem ser incorporadas às diversas construções e disposições de partes sem se afastar do espírito ou âmbito da invenção.Legenda das Figuras Figura 19AA') Experimento 1B') Plano AC’) Plano BD') Velocidade - Trnavg (Projeção)E') Rotor transienteF') Alvo residual 20Figura 19B.A') Experimento 1G') Plano CH') Plano DP') Velocidade - Trnavg (Projeção) 25E') Rotor transienteF') Alvo residualFigura 20A.I') Experimento 2B') Plano AC') Plano BD') Velocidade - Trnavg (Projeção)E') Rotor transienteF') Alvo residualFigura 20B.I') Experimento 2G') Plano CH') Plano DD') Velocidade - Trnavg (Projeção)E') Rotor transienteF') Alvo residualFigura 21A.J') Experimento 3B') Plano AC') Plano BD') Velocidade - Trnavg (Projeção)E') Rotor transienteF') Alvo residual 20Figura 21B.J') Experimento 3G') Plano CH') Plano DD') Velocidade - Trnavg (Projeção)E') Rotor transienteF') Alvo residualFigura 22A.K') Experimento 4B') Plano AC') Plano BD') Velocidade - Trnavg (Projeção)E') Rotor transienteF') Alvo residualFigura 22B.K') Experimento 4G') Plano CH') Plano DD') Velocidade - Trnavg (Projeção)E') Rotor transienteF') Alvo residualFigura 23A.L') Experimento 5B') Plano AC) Plano BD') Velocidade - Trnavg (Projeção)E') Rotor transienteF') Alvo residualFigura 23B.L') Experimento 5G') Plano CH') Plano DD') Velocidade - Trnavg (Projeção)E') Rotor transiente[00122] Finally, it should be understood that various changes, modifications and/or additions may be incorporated into the various constructions and arrangements of parts without departing from the spirit or scope of the invention. Legend to the Figures Figure 19AA') Experiment 1B') Plane AC’) Plane BD') Speed - Trnavg (Projection)E') Rotor transient F') Target residual 20Figure 19B.A') Experiment 1G') Plane CH') Plane DP') Speed - Trnavg (Projection) 25E') Rotor transient F') Target residualFigure 20A.I') Experiment 2B') Plane AC') Plane BD') Speed - Trnavg (Projection)E') Rotor transient F') Target residualFigure 20B.I') Experiment 2G') Plane CH') Plane DD') Speed - Trnavg (Projection)E') Rotor transientF') Residual targetFigure 21A.J') Experiment 3B') Plane AC') Plane BD') Velocity - Trnavg (Projection)E') Rotor transientF') Residual target20Figure 21B.J') Experiment 3G') Plane CH') Plane DD') Velocity - Trnavg (Projection)E') Rotor transientF') Residual targetFigure 22A.K') Experiment 4B') Plane AC') Plane BD') Velocity - Trnavg (Projection)E') Rotor transientF') Residual targetFigure 22B.K') Experiment 4G') Plane CH') Plane DD') Velocity - Trnavg (Projection)E') Rotor transientF') Residual targetFigure 23A.L') Experiment 5B') Plane AC) Plane BD') Velocity - Trnavg (Projection)E') Transient rotorF') Residual targetFigure 23B.L') Experiment 5G') CH plane') DD plane') Velocity - Trnavg (Projection)E') Transient rotor

[00123] F') Alvo residual[00123] F') Residual target

Claims

1. A slurry pump rotor comprising a front shroud (12) and a rear shroud (14), each having a main inner face (13, 15) with an outer peripheral edge (16, 17) and a central axis (x-x), a plurality of pumping vanes (30) extending between the main inner faces of the shrouds (12, 14), the pumping vanes (30) being spaced apart from each other, and each pumping vane (30) including opposing main side faces, one of which is a pumping or pressure side face, a lip (16, 17) in the region of the central axis (x-x) and a flank (34) in the region of the peripheral outer edges of the shrouds (13, 14) with a passage between adjacent pumping vanes (30), each passage having associated with it a discharge guide vane (50, 51) or vane, each discharge guide vane (50, 51) being arranged within a respective passage and located close to one or other pumping vane (30), projecting from the main inner face of at least one or each of the shrouds (12, 14).

2. The slurry pump impeller of claim 1, wherein each discharge guide vane (50, 51) is located near the pumping or pressure side face (30) of the nearest adjacent pumping vane.

3. Slurry pump rotor according to claim 1 or 2, characterized in that each discharge guide vane (50, 51) has an outer end adjacent to the peripheral edge (16, 17) of one or more shrouds (12, 14), the discharge guide vane (50, 51) projecting inwardly and terminating in an inner end which is intermediate to the central axis and the peripheral end of the shroud (12, 14) with which it is associated.

4. The slurry pump impeller of claim 3, wherein each discharge guide vane (50, 51) is shorter in length than the adjacent pumping vane (30) such that the discharge guide vane (50, 51) in use does not obstruct the free flow of material through the passage.

5. Slurry pump impeller according to claim 4, characterized in that the length of each discharge guide vane (50, 51) is about one-third or less of the length of the adjacent pumping vane (30).

6. Slurry pump impeller according to any one of claims 1 to 5, characterized in that each said discharge guide vane (50, 51) projects from the main inner face of the rear shroud (14).

7. Slurry pump rotor according to any one of claims 1 to 6, characterized in that said discharge guide blade (50, 51) has a height ranging from 5 to 50 percent of the width of the pumping blade (30).

8. Slurry pump rotor according to claim 7, characterized in that said discharge guide blade (50, 51) has a height ranging from 20 to 40 percent of the width of the pumping blade (30).

9. Slurry pump rotor according to claim 7 or 8, characterized in that said discharge guide blade (50, 51) has a height ranging from 30 to 35 percent of the width of the pumping blade (30).

10. Slurry pump impeller according to any one of claims 1 to 9, characterized in that each said discharge guide vane (50, 51) is spaced from a respective pumping vane (30) to which it is closest so as to modify the flow of material through the passage and thus reduce turbulence and inhibit the displacement or separation of vortices formed by the flow from the face of said pumping vane (30).

11. Slurry pump rotor according to any one of claims 1 to 10, characterized in that at least part of its length of each discharge guide vane (50, 51) is spaced from a respective pumping vane (30) to which it is closest at a distance that is substantially the same as the maximum thickness of the discharge guide vane (50, 51).

12. Slurry pump impeller according to any one of claims 1 to 11, characterized in that each discharge guide vane (50, 51) has generally the same shape and width as the main pumping vanes (30) when viewed in a horizontal cross-section.

13. Slurry pump impeller according to any one of claims 1 to 12, characterized in that each discharge guide vane (50, 51) has a tapered height.

14. Slurry pump impeller according to any one of claims 1 to 13, characterized in that each discharge guide vane (50, 51) has a tapered width.

15. Slurry pump rotor according to any one of claims 1 to 14, characterized in that one or more of the passages have associated therewith one or more discharge guide vanes (50, 51), each inlet guide vane projecting along a side face of the pumping vane (30) and terminating at an opposite end which is intermediate the edges and flanks (34) of the pumping vane (30) with which it is associated.

16. Slurry pump rotor according to claim 15, characterized in that each inlet guide vane (41, 42) projects from the main face of the pumping vane (30) with which it is associated and which extends into a respective passage.

17. Slurry pump rotor according to claim 15 or 16, characterized in that each inlet guide vane (41, 42) is elongated.

18. Slurry pump rotor according to any one of claims 1 to 17, characterized in that it includes auxiliary blades on an outer face of one or more shrouds (12, 14).

19. Slurry pump rotor according to claim 18, characterized in that said auxiliary blades have parts cut at the edge.

20. Slurry pump rotor according to any one of claims 1 to 19, characterized in that the rotor has no more than five pumping blades (30).

21. Slurry pump rotor according to any one of claims 1 to 20, characterized in that the rotor has four pumping blades (30).

22. A slurry pump rotor comprising a front shroud (12) and a rear shroud (14), each having a main inner face with an outer peripheral edge and a central axis, a plurality of pumping vanes (30) extending between the main inner faces of the shrouds (12, 14), the pumping vanes (30) being spaced apart from each other, and each pumping vane including opposing main side faces, one of which is a pumping or pressure side face, a lip (16, 17) in the region of the central axis (x-x) and a flank (34) in the region of the outer peripheral edges of the shrouds (12, 14) having a passage between adjacent pumping vanes (30), each passage having associated with it a discharge guide vane (50, 51), each discharge guide vane (50, 51) being disposed within a respective passage and located near one or another pumping vane (30) projecting from the main inner face of the rear shroud (14), the length of each discharge guide vane (50, 51) being about one-third or less the length of the adjacent pumping vane (30), said discharge guide vane (50, 51) having a height of about 30 to 35 percent of the thickness of the pumping vane (30).

23. A volute type centrifugal sludge pump, wherein the pump rotor is a sludge pump rotor as defined in any one of claims 1 to 22, characterized in that it includes a casing containing an inlet region and a discharge region, a rotor positioned within the pump casing, and a drive shaft axially connected to said rotor.

24. A method for producing a rotor frame as defined in any one of claims 1 to 22, wherein the method includes the following steps: pouring the molten material into a mold to form the molding; allowing the molten material to solidify; and removing the mold at least partly from the resulting solidified molding.

25. A method for retrofitting a discharge guide vane in a rotor as defined in any one of claims 1 to 22, wherein the guide vane is located on a leading face of a shroud (12, 14) with which it is associated and which extends into a respective discharge passage, the method including the steps of: removing a guide vane when it has become a worn component; and subsequently installing a new replacement guide vane in the rotor.

26. A method for retrofitting a blade in a centrifugal pump, providing an impeller as defined in any one of claims 1 to 22, characterized in that it includes the steps of: removing an installed impeller when it has become a worn component; and subsequently installing a new replacement impeller in the pump.

27. Rotor of a centrifugal pump, wherein the configuration of said rotor is as the rotor defined in any one of claims 1 to 22, characterized in that it is adapted to be mounted within a pump mold as a retrofit to replace an existing rotor.