BRPI0909862B1

BRPI0909862B1 - invólucro para bomba para uma bomba centrífuga, e, revestimento para bomba

Info

Publication number: BRPI0909862B1
Application number: BRPI0909862A
Authority: BR
Inventors: Bruce Glaves Garry; Edward Burgess Kevin; Moscoso Lavagna Luis; Liu Wen-Jie
Original assignee: Weir Minerals Australia Ltd
Priority date: 2008-06-06
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2019-10-22
Also published as: EP2310691B1; PL2310691T3; IL209685A0; ES2838849T3; IL209685A; EA020630B1; EA201301194A1; US20110142610A1; EP3076024A1; EP3076024B1; PL3076024T3; US20140271159A1; AU2009253855B2; CA2726843A1; ZA201008559B; US20150337864A1; PE20142078A1; CL2009001371A1; CA2896075A1; IL227060A

Abstract

invólucro para bomba para uma bomba centrífuga, e, revestimento para bomba um invólucro para bomba para uma bomba centrífuga, que compreende uma abertura de entrada, uma saída de descarga e uma superfície de transição que se estende entre uma superfície periférica interna da câmara de bombeamento principal e uma superfície periférica interna da saída de descarga, a superfície de transição disposta para separar um fluxo de saída em uso de material na saída de descarga de um fluxo de recirculação em uso de material na câmara de bombeamento principal; a superfície de- transição possui uma folga com um segmento perfilado que compreende uma saliência que se estende de forma irregular a partir de uma superfície de transição normalmente redonda, arqueada ou em forma de u e é configurada de tal forma que, em uso, a velocidade e/ou a turbulência resultante do fluxo em uso do material sendo bombeado na câmara de bombeamento principal é reduzida.

Description

INVÓLUCRO PARA BOMBA PARA UMA BOMBA CENTRÍFUGA, E, REVESTIMENTO PARA BOMBA

Campo Técnico [001] A presente divulgação está relacionada, de modo geral, a bombas e mais especificamente, embora não exclusivamente, a bombas centrífugas para lidar com lama.

Antecedentes da Invenção [002] Bombas de lama centrifugas normalmente compreendem um invólucro com uma câmara de bombeamento nele, no qual é disposto um impulsor montado para rotação sobre um eixo do impulsor. O eixo do impulsor adentra a câmara de bombeamento pelo lado traseiro ou pelo lado-de acionamento do alojamento da bomba. A saída de descarga se estende de forma tangencial do perímetro do alojamento da bomba e proporciona a descarga de fluido da câmara da bomba.

[003] Uma forma de invólucro para bomba convencional para uma bomba centrífuga é ilustrada nas figuras de 1 a 4. As figuras 1 e 2 são ilustrações em perspectiva do invólucro para bomba mostrado em ângulos do lado da frente ligeiramente diferentes. A Figura 3 é uma elevação lateral transversal do invólucro e a Figura 4 é uma visão transversal ao longo da linha X-X da Figura 3.

[004] O invólucro para bomba 10 inclui uma parte de parede periférica 12 com uma câmara de bombeamento 14 nela e lados opostos 15 e 16 (Figura 4). Durante o uso, um impulsor é montado para rotação dentro do invólucro para bomba. Uma abertura de entrada para a câmara de bombeamento 14 é provida em um lado do invólucro e um eixo de acionamento no qual o impulsor é montado se estende através do outro lado. A câmara de bombeamento 14 na região da parte de parede periférica 12 tem uma forma de voluta, forma circular deslocada ou qualquer outra forma adequada. Uma saída de descarga 13 que se estende da parte de parede

Petição 870190079106, de 15/08/2019, pág. 7/60 / 20 periférica 14, havendo uma folga 19 que geralmente serve para dividir o fluxo da saída de descarga do fluxo de recirculação da câmara de bombeamento. [005] Em outras formas de bombas centrifugas, um alojamento externo pode ser provido o qual envolve o invólucro para bomba mostrado nas Figuras de 1 a 4. No decorrer desta especificação quando o termo invólucro para bomba for usado, ele se refere a uma câmara que envolve um impulsor da bomba e no qual o impulsor pode girar em uso. Em bombas sem revestimento, o invólucro para bomba também é o invólucro exterior da bomba. Em uma bomba revestida, o invólucro para bomba pode ser um revestimento (também conhecido como voluta), o qual é, por sua vez, envolvido por uma estrutura de um invólucro exterior. Bombas sem revestimento normalmente encontram aplicação em situações de baixo desgaste, por exemplo, no uso de bombear líquidos ou misturas não abrasivas de sólidos e líquidos. Em bombas revestidas, o revestimento ou voluta é uma peça de desgaste que é exposta ao movimento de uma lama abrasiva durante o uso, e que com o tempo requer substituição, e o invólucro ou a estrutura exterior da bomba permanece sem danos.

[006] O invólucro para bomba pode ser formado a partir de metais sólidos tais como ferro branco ou um material elastomérico tal como borracha. O invólucro para bomba pode incluir ainda revestimentos laterais montados nos respectivos lados 15, 16 do invólucro para bomba 10.

[007] Como pode ser mais bem visualizado na Figura 4, em um invólucro para bomba convencional a folga 19 tem forma de arco, com zonas de transição 17 na forma de segmentos de combinação cônicos que se estendem das extremidades da folga em forma de arco entre a saída de descarga 13 e a câmara de bombeamento 14, na região da parte de parede periférica 12. A folga 19 é aquela parte do invólucro que está mais próxima do perímetro externo do impulsor, cuja função é auxiliar na distribuição do fluxo de fluido para a saída de descarga 13 e minimizar a recirculação em

Petição 870190079106, de 15/08/2019, pág. 8/60 / 20 torno da região circunferencial da câmara de bombeamento (isto é, a região entre a superfície interna da parte de parede periférica 12 e a circunferência externa de um impulsor quando localizado dentro da câmara de bombeamento).

[008] Em uso, é necessário que uma 'bomba de lama centrífuga opere ao longo de uma faixa maior de fluxos e cargas de pressão durante sua operação normal, e pode até mesmo ser acionada através de um acionador de velocidade variável para alcançar uma faixa operacional ampla de fluxo e pressão. Dependendo da velocidade da bomba, o fluxo de lama e as partículas que saem do impulsor em rotação para a região da voluta sairão da voluta para a saída de descarga (fluxo B na Figura 3) ou o fluxo e as partículas irão recircular a voluta (fluxo A na Figura 3). O melhor ponto de eficiência (BEP) de uma bomba de lama centrífuga é definido como o fluxo que produz a mais alta eficiência operacional em uma velocidade de rotação específica. No BEP, o grau de recirculação em torno da voluta (fluxo A) é mínimo conforme o fluxo que se aproxima da folga fica no ângulo de fluxo correto em relação à folga, de tal forma que a folga divide o fluxo de maneira mais uniforme com cursos regulares em cada lado da folga.

[009] Bombas de lama centrífugas não são normalmente usadas em aplicações de mineração em fluxos maiores do que o fluxo BEP, devido ao desgaste erosivo acelerado que pode ocorrer com os componentes. Ao invés disso; uma bomba de 1ama centrífuga é selecionada de tal forma que o fluxo esteja entre 30 e 100% do Fluxo BEP em qualquer velocidade de operação. Nessas condições de operação, o grau de recirculação (fluxo A) em torno da voluta pode aumentar, o que também pode causar mais turbulência dentro da voluta, especialmente na região da folga da voluta. Uma vez que o fluxo que se aproxima da folga é mais turbulento, a velocidade não será uniforme, nem terá um fluxo regular para corresponder ao ângulo da folga.

[0010] O fluxo em recirculação na voluta é influenciado pela folga 19

Petição 870190079106, de 15/08/2019, pág. 9/60 / 20 e também pelas zonas de transição 17 mostradas nas Figuras 3 e 4. Com uma região de transição em forma de arco, em operação é possível que dois grandes padrões de vórtices de fluxo em redemoinho sejam criados em cada um dos lados da voluta que então interagem com a região da folga, e depois mais abaixo da região da folga geralmente em torno da linha central da voluta. Esses fluxos de vórtice podem resultar em maior energia e velocidade das partículas de lama, causando desgaste e erosão do material dentro e em torno na região da folga porque essa região é a mais próxima do impulsor e também é o ponto de divisão para os fluxos A e B.

[0011] Conforme mencionado anteriormente, bombas de lama centrifugas podem, em uma forma normalmente compreender um invólucro externo com um revestimento interno moldado a partir de um composto de elastômero resistente ao desgaste. Nessa forma, tanto o invólucro externo quanto o revestimento são fabricados tradicionalmente em duas partes ou metades que são unidas com parafusos posicionados no perímetro externo do invólucro. As duas partes se juntam ao longo de um plano que é geralmente perpendicular ao eixo de rotação do impulsor da bomba.

[0012] Quando montadas, as duas partes formam um alojamento contendo um lado frontal com uma entrada nele e um lado traseiro, as duas partes definindo aí uma câmara de bombeamento na qual é disposto um impulsor montado para rotação sobre um eixo do impulsor. Em algumas configurações o eixo do impulsor adentra a câmara de bombeamento pelo lado traseiro e uma saída é provida em uma parte de parede ou borda lateral periférica do alojamento.

[0013] Conforme descrito anteriormente, a folga separa o fluxo que circula na câmara de bombeamento do fluxo que é descarregado através da saída. O fluxo pode ter oscilações de pressão impostas sobre si como resultado da passagem das hélices de bombeamento do impulsor pela folga conforme o impulsor gira. A folga tem uma distribuição de pressão desigual

Petição 870190079106, de 15/08/2019, pág. 10/60 / 20 em seus lados opostos devido à natureza do fluxo. Pulsos de pressão podem fazer com que a borracha vibre, o que resulta em corrosão das superfícies de. contato dos revestimentos de borracha e/ou da borracha dentro do invólucro para bomba. A vibração na borracha também causa perdas de histerese dentro da borracha que podem levar à ruptura da borracha e a uma redução de sua força devido a um acúmulo de temperatura das perdas.

Resumo da Divulgação [0014] Em um primeiro aspecto, são divulgadas configurações de um invólucro para bomba para uma bomba centrífuga, o invólucro para bomba incluindo uma câmara de bombeamento principal com:

- uma abertura de entrada disposta para a introdução de um fluxo de material na câmara de bombeamento principal durante o uso;

- uma saída de descarga que se estende da câmara de bombeamento principal e disposta para a saída de um fluxo de material da câmara de bombeamento principal durante o uso; e

- urna superfície de transição que se estende entre uma superfície periférica interna da câmara de bombeamento principal e uma superfície periférica interna da saída de descarga, a superfície de transição disposta para separar um fluxo de saída de material em uso na saída de descarga de um fluxo de recirculação de material em uso na câmara de bombeamento principal; caracterizada pelo fato de que a superfície de transição possui uma folga com um segmento perfilado que compreende uma saliência que se estende de forma irregular a partir de uma superfície de transição normalmente redonda, arqueada ou em forma de U e é configurada de tal forma que, em uso, a velocidade e/ou turbulência resultante do fluxo em uso do material sendo bombeado na câmara de bombeamento principal é reduzida.

[0015] Tal configuração da superfície de transição pode reduzir a incidência de padrões de vórtice de fluxo em redemoinho em qualquer um dos

Petição 870190079106, de 15/08/2019, pág. 11/60 / 20 lados da voluta, resultando em uma redução de desgaste e erosão do material na região da folga e em torno dela. A redução de tais fluxos possui a vantagem de retardar o desenvolvimento de condições que podem resultar em um desempenho menos satisfatório da bomba.

[0016] A folga é disposta para distribuir o fluxo na saída de descarga e para reduzir o fluxo de recirculação de material que adentra a câmara de bombeamento principal. Em algumas configurações, a superfície de transição pode incluir também pelo menos uma região de transição ou combinação para proporcionar um estreitamento regular entre a folga e as referidas superfícies periféricas internas da câmara de bombeamento principal e a saída de descarga.

[0017] Em algumas configurações, a própria saliência pode, por exemplo, geralmente ter bordas arredondadas. A saliência pode, por exemplo, ter forma de um ressalto ou uma pequena cavidade ou forma de língua, embora outras formas que obtêm o regime de fluxo operacional desejado sejam possíveis. Em algumas configurações, a saliência pode se estender para dentro da própria saída de descarga.

[0018] Em algumas configurações, a câmara de bombeamento principal pode compreender duas partes de paredes em lados opostos e a saliência é disposta geralmente de forma central entre as referidas partes de parede laterais. Em algumas configurações, e dependendo das circunstâncias da aplicação específica, a saliência pode não ser geralmente localizada de forma central, mas pode estar fora do centro ou disposta para se estender a partir de uma das partes de parede laterais.

[0019] Em algumas configurações, a saliência pode ser de um material elastômero, metálico ou qualquer outro material adequado que proporcione características adequadas de resistência ao desgaste.

[0020] Em algumas configurações, a saliência pode ser retroajustada à superfície de transição de um invólucro para bomba de uma técnica anterior

Petição 870190079106, de 15/08/2019, pág. 12/60 / 20 para formar o segmento perfilado, utilizando qualquer técnica apropriada de fixação ou ligação.

[0021] Em algumas configurações, a câmara de bombeamento principal pode geralmente ser em forma de voluta. Em uma configuração, o invólucro para bomba pode ser na forma de um revestimento para uma bomba com um alojamento externo.

[0022] Em algumas configurações, o invólucro para bomba compreende duas partes laterais que podem ser encaixadas de modo a formar o invólucro para bomba onde cada uma das partes laterais compreende uma parte da câmara de bombeamento principal, da saída de descarga e da folga e onde cada parte da referida folga possui um reforço associado a ela.

[0023] Em algumas configurações, o reforço inclui uma projeção sobre uma das partes da folga e um rebaixo de auxílio sobre a outra parte da folga, a projeção podendo ser recebida dentro do rebaixo quando as partes laterais são encaixadas.

[0024] Em algumas configurações, a folga inclui uma borda anterior, o referido reforço sendo espaçado da borda anterior da folga.

[0025] Em algumas configurações, a projeção se estende para dentro do rebaixo quando encaixada suficientemente para se responsabilizar por qualquer desgaste do invólucro quando em uso.

[0026] Em algumas configurações, o reforço é espaçado da superfície periférica interna da câmara de bombeamento e também é espaçado da superfície periférica interna da saída de descarga.

[0027] Em algumas configurações, o rebaixo e a projeção são geralmente retangulares quando vistos transversalmente com um eixo longitudinal que se estende na direção da folga.

[0028] Em algumas configurações, o reforço inclui um rebaixo em cada parte da folga e um suplemento com partes de extremidades opostas capazes de serem recebidas dentro dos respectivos rebaixos.

Petição 870190079106, de 15/08/2019, pág. 13/60 / 20 [0029] Em algumas configurações, o suplemento é formado a partir de plásticos, cerâmica ou material metálico.

[0030] Em um segundo aspecto, são divulgadas configurações de um revestimento para bomba, para uma bomba centrífuga compreendendo duas partes laterais que podem ser encaixadas de modo que o revestimento para bomba compreende uma câmara de bombeamento principal, uma entrada para a câmara de bombeamento principal e uma saída de descarga que se estende da câmara de bombeamento principal, a referida câmara de bombeamento principal e a referida saída de descarga cada uma com uma superfície periférica interna, uma parte de transição com uma superfície de transição entre as superfícies periféricas internas da referida câmara de bombeamento e a referida saída de descarga, a referida parte de transição incluindo uma folga onde cada uma das referidas partes laterais compreende uma parte da câmara de bombeamento principal, a saída de descarga e a parte de transição e onde cada parte da referida parte de transição tem um reforço associado a ela.

[0031] O reforço reduz o efeito do fluxo, efeitos de vibração e pressão no desgaste sobre o revestimento de borracha, especialmente na região da folga. O reforço também pode reduzir o risco de ruptura ou fratura de uma parte da folga.

[0032] Em algumas configurações, o reforço inclui uma projeção de uma das partes da parte de transição e um rebaixo auxiliar na outra parte da parte de transição, a projeção capaz de ser recebida dentro do rebaixo quando as partes laterais são encaixadas.

[0033] Em algumas configurações, a folga inclui uma borda anterior, o referido reforço na parte de transição sendo espaçado da borda anterior da folga.

[0034] Em algumas configurações, a projeção se estende para dentro do rebaixo quando encaixada suficientemente para se responsabilizar por qualquer desgaste do revestimento quando em uso.

Petição 870190079106, de 15/08/2019, pág. 14/60 / 20 [0035] Em algumas configurações, o reforço é espaçado da superfície periférica interna da câmara de bombeamento e da saída de descarga.

[0036] Em algumas configurações, o rebaixo e a referida projeção são geralmente retangulares quando vistos na transversal com um eixo longitudinal que se estende na direção da folga.

[0037] Em algumas configurações, o reforço inclui um rebaixo em cada parte da parte de transição e um suplemento com partes de extremidades opostas capazes de serem recebidas dentro dos respectivos rebaixos.

[0038] Em algumas configurações, o suplemento é formado a partir de plásticos, cerâmica ou material metálico.

[0039] Em um terceiro aspecto, são divulgadas configurações de uma bomba centrífuga compreendendo um invólucro para bomba conforme descrita acima em qualquer uma das configurações anteriores com uma câmara principal nela, uma abertura de entrada e uma saída de descarga, um impulsor disposto dentro da câmara principal e montado para rotação sobre um eixo do impulsor.

[0040] Em algumas configurações, o invólucro para bomba é na forma de um revestimento disposto dentro de um invólucro externo.

[0041] Em um quarto aspecto, são divulgadas configurações de um método para encaixar um revestimento dentro de uma bomba, conforme descrito acima, caracterizado pelo fato de que o revestimento é encaixado dentro da câmara principal.

Breve Descrição das Ilustrações [0042] Não obstante quaisquer outras formas que possam se enquadrar no escopo da aparelhagem conforme estabelecido no Resumo, serão descritas agora configurações específicas, por meio de exemplos, e com relação às figuras anexas nas quais:

as figuras 1 e 2 são ilustrações em perspectiva de um invólucro para bomba convencional discutido anteriormente;

Petição 870190079106, de 15/08/2019, pág. 15/60 / 20 a figura 3 ilustra uma elevação lateral transversal do invólucro para bomba mostrado nas Figuras 1 e 2;

a figura 4 ilustra uma visão transversal tomada ao longo da linha X-X na Figura 3;

a figura 5 é uma ilustração exemplar em perspectiva de um invólucro para bomba centrífuga de acordo com uma configuração;

a figura 6 ilustra uma elevação lateral transversal do invólucro para bomba mostrado na Figura 5;

a figura 7 ilustra uma visão transversal tomada ao longo da linha Y-Y na Figura 6;

a Figura 8 é uma ilustração exemplar em perspectiva de um invólucro para bomba de acordo com outra configuração;

a figura 9 ilustra uma elevação lateral transversal do invólucro para bomba mostrado na Figura 8;

a figura l0 ilustra uma visão transversal tomada ao longo da linha Z-Z na Figura 9;

a figura 11 ilustra alguns resultados simulação de computação experimental para o fluxo de fluido no plano A-A mostrado na configuração do impulsor da Figura 9, mas onde não há saliência de folga posicionada;

a figura 12 ilustra alguns resultados de simulação de computação experimental para fluxo de fluido no plano A-A mostrado na configuração do impulsor da Figura 9;

a figura 13 ilustra outra visão exemplar em perspectiva de um revestimento para bomba;

a figura 14 ilustra uma visão transversal do revestimento para bomba mostrado na Figura 11;

a figura 15 ilustra uma visão em perspectiva de uma das partes de um par de partes de revestimento de acordo com uma configuração;

a figura 16 ilustra uma visão em perspectiva da outra parte do

Petição 870190079106, de 15/08/2019, pág. 16/60 / 20 par de partes de revestimento de acordo com uma configuração;

a figura 17 ilustra uma visão de elevação lateral da parte mostrada na Figura 13; e a figura 18 ilustra uma visão de elevação lateral da parte mostrada na Figura 14.

Descrição Detalhada de Configurações Específicas [0043] Com relação às Figuras de 5 a 7, uma configuração de um invólucro para bomba 30 é mostrada com uma câmara de bombeamento principal 34 nela. O invólucro para bomba 30 tem geralmente forma de voluta, similar a um pneu de carro. Na configuração mostrada, o invólucro para bomba 30 é na forma de um revestimento que, em uso, é disposto dentro de uma estrutura de invólucro externa de uma bomba, e dentro da qual é possível fazer com que um impulsor gire.

[0044] O invólucro para bomba 30 possui geralmente aberturas circulares 31 e 32 localizadas em lados opostos dele, uma das quais proporcionará uma abertura de entrada 32 para a introdução de um fluxo de material na câmara de bombeamento principal 34. A outra abertura 31 proporciona a introdução de um eixo de acionamento (não mostrado) utilizado para acionar um impulsor (não mostrado) por meio de rotação, o qual é disposto dentro da câmara de bombeamento 34. O invólucro para bomba ainda inclui uma parte de parede periférica 36 com uma superfície periférica interna 37 e uma saída de descarga 38 que se estende de forma tangencial a partir da parte de parede 36 (isto é, na direção da linha A-A na figura 6), a saída de descarga com uma superfície periférica interna 39. A câmara de bombeamento principal 34 tem geralmente forma de voluta e, na configuração ilustrada, em qualquer ponto em torno de sua circunferência é geralmente um corte transversal semicircular conforme mostrado na Figura 7. Em outra configuração mostrada na Figura 10 e brevemente descrita, a câmara de bombeamento principal 34 tem geralmente forma de voluta e, na configuração

Petição 870190079106, de 15/08/2019, pág. 17/60 / 20 ilustrada, em qualquer ponto em torno de sua circunferência tem geralmente forma de U na transversal.

[0045] O invólucro para bomba 30 mostrado nas figuras de 5 a 7 ainda inclui uma zona ou superfície de transição 40 que se estende entre a superfície periférica interna 37 da câmara de bombeamento principal 34 e a superfície periférica interna 39 da saída de descarga 38. A zona ou superfície de transição proporciona uma transição entre a via que flui através da extensão de circunferência ou espiral da câmara de bombeamento 30 e a descarga de fluido através da saída de descarga 38. A zona ou superfície de transição 40 inclui uma folga 41 e duas regiões de transição ou combinação (ou regiões de fusão) 45 que são dispostas para se estender entre a folga 41 e as respectivas superfícies periféricas internas 37, 39 da câmara de bombeamento principal 34 e a saída de descarga 38. A folga 41 possui uma forma de superfície geralmente redonda, com uma saliência ou projeção que se estende a partir daí. Conforme ilustrado nas Figuras 5 e 7, a saliência ou projeção é na forma de um ressalto, protuberância ou uma pequena cavidade 42 sendo disposta de forma central entre as paredes laterais da câmara de bombeamento principal quando vista na transversal da extremidade. O ressalto ou a pequena cavidade 42 se estende de forma irregular como parte da folga 41, normalmente arqueada ou lisa, mas geralmente possui bordas arredondadas. Em outras formas, a saliência pode se assemelhar a uma língua ou até mesmo ter forma pontiaguda.

[0046] A zona ou superfície de transição 40 (incluindo a folga 41 com a protuberância 42 e regiões de transição 45) é adaptada para separar o fluxo em uso de material de lama que se move através da saída de descarga 38 a partir do fluxo recirculante de material dentro da câmara de bombeamento principal 34. A folga 41 é disposta para distribuir o fluxo na saída de descarga 38 e reduzir o fluxo de recirculação de material na câmara de bombeamento principal 34. Acredita-se que a saliência ou projeção da folga e as regiões de

Petição 870190079106, de 15/08/2019, pág. 18/60 / 20 transição ou combinação possam reduzir o grau de fluxo do vórtice desenvolvido em qualquer um dos lados da voluta e também reduzir o nível de fluxo do vórtice, que juntas reduzem o grau de turbulência na região da folga. Velocidade reduzida e menos curvas podem resultar em um desgaste menos erosivo dos componentes da bomba que estão em contato com a lama mineral em movimento.

[0047] Na configuração mostrada nas Figuras de 5 a 7, e com relação especialmente à Figura 6, a folga 41 se estende parcialmente na saída de descarga 38, a qual foi constatada como uma disposição vantajosa.

[0048] Também se acredita que a saliência ou projeção da folga reduz o potencial de dois padrões de vórtice se desenvolverem simultaneamente em cada um dos lados da voluta durante o uso bombeando um fluido ou uma mistura de fluido e sólido. Um fluxo mais regular e menos turbulento na região da folga tende a favorecer somente um padrão de vórtice dominante em desenvolvimento, mas com menor intensidade. Desgaste e erosão devidos a um vórtice mais fraco produzirá menos desgaste e, por conseguinte, maior vida do componente. Níveis mais fracos de vórtices e turbulência na região da folga da voluta também podem melhorar o desempenho da bomba e a eficiência ao longo de uma faixa mais ampla de condições operacionais de fluxo.

[0049] Com relação às Figuras de 8 a 10, outra configuração de um invólucro para bomba 30A é mostrada com a câmara de bombeamento principal 34 nela. O invólucro para bomba 30A tem geralmente forma de voluta, similar a um pneu de carro. Na configuração mostrada, o invólucro para bomba 30A é na forma de um revestimento que, em uso, é disposto dentro de uma estrutura de invólucro externa de uma bomba, e dentro da qual é possível fazer com que um impulsor gire. Conforme mencionado anteriormente, a câmara de bombeamento principal 34 tem geralmente forma de voluta e, na configuração ilustrada, em qualquer ponto em torno de sua

Petição 870190079106, de 15/08/2019, pág. 19/60 / 20 circunferência tem geralmente Forma de U na transversal. Por motivos de conveniência foram usados os mesmos números de referência para identificar características parecidas nas Figuras de 5 a 7 e nas Figuras de 8 a 10.

[0050] A própria folga e/ou a saliência ou projeção que se estende a partir da folga pode ser feita de qualquer material adequado para ser moldada, formada ou adaptada conforme descrito, tal como um material elastômero; ou metais sólidos com alto teor de cromo ou metais que foram tratados (por exemplo, temperados) de tal forma para incluir uma microestrutura de metal endurecido; ou um material de cerâmica difícil de se desgastar, que podem proporcionar características adequadas de resistência ao desgaste quando expostas a um fluxo de materiais particulados.

[0051] Em algumas configurações a saliência ou projeção pode ser retroajustada à superfície de transição 40 de um invólucro para bomba de uma técnica anterior para formar o segmento perfilado, através da utilização de qualquer técnica apropriada de fixação ou ligação, por exemplo, por pinagem, solda, ligação adesiva com cimento. Em algumas circunstâncias, é possível remover e retroajustar uma saliência desgastada de sua posição na folga após um período de uso ou, por exemplo, se parte da saliência se partiu durante o uso. Dependendo do material de fabricação, a saliência pode ser reparada pelas mesmas técnicas de formação conforme descrito acima.

[0052] Os materiais usados para invólucros para bomba divulgados no presente documento podem ser selecionados a partir de materiais que são adequados para moldar, formar ou adaptar conforme descrito, incluindo metais sólidos com alto teor de cromo ou metais que foram tratados (por exemplo, temperados) de tal forma para incluir uma microestrutura de metal endurecido. Os invólucros poderiam também ser fabricados a partir de outros materiais difíceis de desgastar tais como cerâmica ou até mesmo feitos de material sólido de borracha se o invólucro funcionar como um revestimento da voluta em uma bomba.

Petição 870190079106, de 15/08/2019, pág. 20/60 / 20 [0053] Qualquer uma das configurações de invólucros divulgadas no presente documento encontra utilidade em uma bomba de lama centrífuga do tipo voluta. Tais bombas normalmente compreendem um invólucro para bomba com uma região de entrada e uma região de descarga, e um impulsor é posicionado dentro do invólucro para bomba e é girado ali dentro por um eixo de acionamento motorizado que é axialmente conectado a um impulsor. Uma vez que o revestimento da voluta é normalmente uma peça de desgaste, a estrutura exterior do invólucro da bomba é aberta e o revestimento desgastado da voluta é removido e descartado e substituído por um revestimento não desgastado da voluta do tipo divulgado no presente documento. O revestimento desgastado da voluta pode ter um desenho diferente para o novo revestimento não desgastado da voluta contanto que o novo revestimento não desgastado da voluta seja intercambiável com o espaço dentro invólucro exterior da bomba para permitir retroajuste.

[0054] Em algumas configurações o invólucro é um produto fundido feito de metal derretido solidificado. O processo de fundição envolve derramar o metal derretido em um molde e deixar o metal esfriar e se solidificar para formar a forma requerida. A complexidade do processo de fundição depende, até certo ponto, da forma e configuração do molde do invólucro, em alguns casos havendo a necessidade de técnicas especiais para introduzir o metal derretido e para desprender o produto fundido do molde. Simulação Experimental [0055] Foram realizados experimentos computacionais para estimular o fluxo nos diversos desenhos de invólucro para bomba divulgados no presente documento, utilizando o software comercial ANSYS CFX. Esse software aplica métodos de Dinâmica de Fluido Computacional (CFD) para resolver o campo de velocidade para o fluido sendo bombeado. O software é capaz de resolver muitas outras variáveis de interesse, no entanto a velocidade é a variável que é relevante para as figuras mostradas no presente documento.

Petição 870190079106, de 15/08/2019, pág. 21/60 / 20 [0056] Para cada experimento de CFD, os resultados são pósprocessados usando o módulo correspondente de CFX. A Figura 11 (Experimento 1) mostra visões transversais de um plano A-A que corta o invólucro para bomba convencional em um plano radial posicionado em um ângulo de 15 graus abaixo da folga sobre o invólucro para bomba do tipo mostrado na Figura 9, mas onde não há saliência de folga ali formada. A Figura 12 (Experimento 2) mostra visões transversais de um plano A-A que corta uma configuração de invólucro para bomba com uma saliência de folga em um plano radial posicionado em um ângulo de 15 graus abaixo da folga sobre o invólucro para bomba mostrado na Figura 9, e que apresenta uma folga que inclui uma saliência. Os vetores de velocidade são representados nesses planos para analisar como o fluido e as partículas de lama se movem através do canal formado entre dois defletores do impulsor (frontal e traseiro) e adentram um espaço anular dentro do invólucro para 'bomba onde o invólucro para bomba tem forma de U na transversal. O tamanho desses vetores juntos com sua densidade de distribuição indica a magnitude do parâmetro de velocidade e padrões curvos de vetor geralmente indicam a presença de vórtices.

Experimento 1 [0057] Na visão lateral do fluxo mostrado na Fig. 11, a densidade de distribuição dos vetores indica a magnitude do parâmetro de velocidade e a presença de vórtices. A área importante a ser observada é a região localizada na borda mais alta de cada ilustração, que é onde o fluido entra em contato com a superfície interior do invólucro para bomba. É possível notar a densidade das setas. A área relevante é indicada pela seta marcada G em cada representação de vetor de velocidade. Há também uma grande quantidade de fluxo turbulento saindo da região entre os defletores do impulsor, conforme indicado pela seta marcada H.

Experimento 2

Petição 870190079106, de 15/08/2019, pág. 22/60 / 20 [0058] Na visão lateral do fluxo mostrado na Fig. 12, a densidade de distribuição dos vetores na região localizada na borda mais alta de cada ilustração, que é onde o fluido entra em contato com a superfície interior do invólucro para bomba, é menor do que o mostrado na Figura 11 (Experimento 1). A área relevante na Figura 12 é indicada na representação do vetor de velocidade pela pequena seta marcada J. Isso significa que haverá menos vórtices (e consequentemente menos desgaste) na face da superfície interna do invólucro para bomba mostrada na Figura 9 em comparação com o tipo convencional mostrado na Figura 3 que não possui a saliência da folga. Há também muito menos fluxo turbulento saindo da região entre os defletores do impulsor, conforme indicado pela seta marcada K, quando comparada com a região marcada pela seta H na Figura 11 para o invólucro convencional.

[0059] Agora com relação às Figuras 13 e 14, é mostrado um revestimento para bomba 30B que inclui duas partes de lados opostos 26 e 28 que podem ser encaixadas nas bordas periféricas 27 e 29. O revestimento para bomba 30B é formado de material elastomérico e é adaptado para ser alojado dentro de um invólucro para bomba rígido externo. Por motivos de conveniência, foram usados os mesmos números de referência para identificar características parecidas nas Figuras de 13 a 18 como nas Figuras anteriores de 5 a 10.

[0060] O revestimento para bomba 30B possui uma câmara de bombeamento principal 34 nele localizada, e possui aberturas 31 e 32 em lados opostos dele, um dos quais proporcionará uma abertura de entrada 31 para a introdução de um fluxo de material na câmara de bombeamento principal 34. A outra abertura 32 proporciona a introdução de um eixo de acionamento (não mostrado) usado para acionar por meio de rotação um impulsor (não mostrado) que é disposto dentro da câmara de bombeamento 34. O revestimento para bomba ainda inclui uma parte de parede periférica 36 com uma superfície periférica interna 37 e uma saída de descarga 38 com uma

Petição 870190079106, de 15/08/2019, pág. 23/60 / 20 superfície perférica interna 39. A câmara de bombeamento principal 34 tem geralmente forma de voluta.

[0061] O revestimento para bomba 30B ainda inclui uma zona ou superfície de transição 40 que se estende entre a superfície periférica interna da câmara de bombeamento principal 34 e a superfície periférica interna 39 da saída de descarga 38. A zona ou superfície de transição 40 inclui uma folga 41 e duas regiões de combinação ou transição (ou fusão) 45 que são dispostas para se estenderem entre a folga 41 e as respectivas superfícies periféricas internas 37, 39 da câmara de bombeamento principal 34 e a saída de descarga 38. A folga 41 possui forma de superfície geralmente redonda com uma borda anterior ou livre 44, com uma saliência ou projeção que se estende a partir dela. A borda anterior ou livre está em uma proximidade na qual o impulsor passa quando o impulsor gira dentro da câmara de bombeamento. Conforme ilustrado nas Figuras 13 e 14, a saliência é na forma de um ressalto, uma protuberância ou uma pequena cavidade 42 sendo disposta de forma central entre as paredes laterais da câmara de bombeamento principal quando vista em uma extremidade transversal. O ressalto, a protuberância ou a pequena cavidade 42 se estende de forma irregular como parte da folga 41 que é normalmente arqueada ou regular, mas geralmente possui bordas arredondadas.

[0062] A zona ou superfície de transição 40 é adaptada para separar o fluxo em uso de material de lama que se move através da saída de descarga 38 a partir do fluxo recirculante de material dentro da câmara de bombeamento principal 34. A folga 41 é disposta para distribuir o fluxo na saída de descarga e reduzir o fluxo de recirculação de material na câmara de bombeamento principal 34.

[0063] Conforme ilustrado nas Figuras de 15 a 18 um reforço 50 é provido na região da folga 41 e, conforme mostrado, inclui uma saliência 52 na face 56 em uma das partes da parte de transição e um rebaixo auxiliar 54

Petição 870190079106, de 15/08/2019, pág. 24/60 / 20 na face 58 da outra parte da parte de transição, a projeção capaz de ser recebida dentro do rebaixo quando as partes laterais são encaixadas. Em outra forma, um rebaixo é provido em cada uma das partes da parte de transição e um suplemento (tal como uma cavilha ou algo similar) é capaz de ser recebido em cada rebaixo quando as partes laterais são encaixadas. O reforço na parte de transição é espaçado da borda anterior da folga 41. O suplemento pode ser formado de plásticos, cerâmica ou material metálico. A saliência ou rebaixo se estende para dentro do rebaixo quando encaixada de modo que sua extremidade livre é espaçada da superfície externa da parte da parte de transição. Em todas as formas, o reforço é espaçado das superfícies periféricas internas 37, 39 da câmara de bombeamento 34 e da saída de descarga 38. O rebaixo e a referida saliência são geralmente retangulares quando vistos na transversal com um eixo longitudinal que se estende na direção da folga.

[0064] Na descrição precedente de configurações preferidas foi utilizada terminologia específica para fins de clareza. No entanto, a invenção não pretende se limitar aos termos específicos assim selecionados, e deve ser entendido que cada termo específico inclui todos os equivalentes técnicos que funcionam de maneira similar para alcançar uma finalidade técnica similar. Termos tais como frontal e traseiro, acima e abaixo e similares são usados como palavras de conveniência para fornecer pontos de referência e não devem ser interpretados como termos limitadores.

[0065] A referência nesta especificação a qualquer publicação anterior (ou informações dela derivadas), ou a qualquer assunto que seja conhecido, não é, e não deve ser considerada um reconhecimento ou admissão ou qualquer forma que sugira que essa publicação anterior (ou informações dela derivadas) ou assunto conhecido faz parte do conhecimento geral comum no campo de empenho ao qual se relaciona a presente especificação.

[0066] Por fim, deve ser entendido que diversas alterações, modificações e/ou adições podem ser incorporadas às diversas construções e

Petição 870190079106, de 15/08/2019, pág. 25/60 / 20 disposições de partes sem desviar da essência ou âmbito da invenção.

Legenda das Figuras

Figura 11

A') Exp. 1 (Voluta Convencional) Baixo Fluxo 15 graus abaixo da folga

C') Velocidade. Trnavg (Projeção)

Figura 12

B') Exp. 2 (Voluta com Protuberância na Folga) Baixo Fluxo 15 graus abaixo da folga

C') Velocidade. Trnavg (Projeção)

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Claims

1. Invólucro para bomba (30) para uma bomba centrífuga, o invólucro de bomba (30) incluindo uma câmara de bombeamento principal (34) tendo duas partes de parede lateral opostas:

- uma abertura de entrada (32) disposta para a introdução de um fluxo de material na câmara de bombeamento principal (34) durante o uso;

- uma saída de descarga (38) que se estende tangencialmente a partir do invólucro para bomba (30) e da câmara de bombeamento principal (34) e disposta para a saída de um fluxo de material da câmara de bombeamento principal (34) durante o uso; e

- uma superfície de transição (40) que se estende entre uma superfície periférica interna (37) da câmara de bombeamento principal (34) e uma superfície periférica interna (39) da saída de descarga (38), a superfície de transição (40) disposta para separar um fluxo de saída de material em uso na saída de descarga (38) de um fluxo de recirculação de material em uso na câmara de bombeamento principal (34);

caracterizado pelo fato de que, quando vista a partir de uma linha através de um eixo central do invólucro, a referida superfície de transição (40) possui uma folga (41) com um segmento perfilado que compreende uma saliência (42) que é disposto geralmente centralizada entre as paredes laterais e se estende de forma irregular a partir de uma superfície de transição (40) normalmente redonda, arqueada ou em forma de U, e tendo pelo menos um região de mistura ou transição (45) para prover um afunilamento suave entre a folga (41) e as ditas superfícies periféricas internas (37, 39) da câmara de bombeamento principal (34) e a saída de descarga (38).

2. Invólucro para bomba, acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a própria saliência (42) tem bordas geralmente arredondadas.

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3. Invólucro para bomba, acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a saliência (42) possui forma de protuberância ou uma pequena cavidade.

4. Invólucro para bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a saliência (42) possui forma de língua.

5. Invólucro para bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a saliência (42) se estende para dentro da saída de descarga (38).

6. Invólucro para bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a saliência (42) é de material elastomérico ou metálico.

7. Invólucro para bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a saliência (42) pode ser retroajustada à superfície de transição (40) do invólucro para bomba de uma técnica anterior para formar o segmento perfilado.

8. Invólucro para bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a câmara de bombeamento principal (34) geralmente tem forma de voluta.

9. Invólucro para bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o invólucro para bomba está na forma de um revestimento para uma bomba com um alojamento externo.

10. Invólucro para bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende duas partes laterais (26, 28) que podem ser encaixadas de maneira a formar o invólucro para bomba, em que cada uma das referidas partes laterais compreende uma parte da câmara de bombeamento principal (34), da saída de descarga (38) e da folga (41) e em que cada parte da referida folga possui um reforço a ela

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3 / 5 associado.

11. Invólucro para bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o referido reforço (50) inclui uma projeção (52) de uma das partes da folga e um rebaixo auxiliar (54) na outra parte da folga (41), a projeção (52) capaz de ser recebida dentro do rebaixo (54) quando as partes laterais são encaixadas.

12. Invólucro para bomba, de acordo com as reivindicações 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que a referida folga inclui uma borda anterior, o referido reforço (50) sendo espaçado da borda anterior da folga.

13. Invólucro para bomba, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que a projeção (52) se estende para dentro do rebaixo (54) quando encaixada suficientemente para se responsabilizar por qualquer desgaste do invólucro quando em uso.

14. Invólucro para bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que o reforço (52) é espaçado da superfície periférica interna da câmara de bombeamento e é também espaçado da superfície periférica interna da saída de descarga.

15. Invólucro para bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de que o referido rebaixo (54) e a referida projeção (52) são geralmente retangulares quando vistos na transversal com um eixo longitudinal que se estende na direção da folga.

16. Invólucro para bomba, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o referido reforço inclui um rebaixo (54) em cada parte da folga e um suplemento com partes de extremidades opostas capazes de serem recebidas dentro dos respectivos rebaixos.

17 . Invólucro para bomba, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que inclui duas regiões de mistura ou transição (45).

18. Revestimento para bomba (30B) para uma bomba

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4 / 5 centrífuga, compreendendo duas partes laterais (26, 28) que podem ser encaixadas de modo que o revestimento para bomba compreende:

- uma câmara de bombeamento principal (34) tendo uma superfície periférica interna (37),

- uma entrada (31) para a câmara de bombeamento principal;

- uma saída de descarga (38) que se estende da câmara de bombeamento principal, a referida saída de descarga (38) tendo uma superfície periférica interna (39),

- uma parte de transição disposta em uma transição entre a câmara de bombeamento principal (34) e a saída de descarga (38), a referida parte de transição tendo:

uma superfície de transição (40) entre as superfícies periféricas internas (37, 39) da referida câmara de bombeamento (34) e da referida saída de descarga (38), e uma folga (41), em que cada uma das referidas partes laterais (26, 28) compreende uma parte da câmara de bombeamento principal (34), da saída de descarga (38) e da parte de transição;

caracterizado pelo fato de que cada parte da referida parte de transição contém um reforço (50) a ela, provido na região da folga (41), o referido reforço (50) incluindo uma projeção (52) de uma das partes da parte de transição e um rebaixo auxiliar (54) na outra parte da parte de transição, a projeção (52) capaz de ser recebida dentro do rebaixo (54) quando as partes laterais são encaixadas.

19. Revestimento para bomba (30B), de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a referida folga (41) inclui uma borda anterior, o referido reforço (50) na parte de transição sendo espaçado da borda anterior (44) da folga.

20. Revestimento para bomba (30B), de acordo com a

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5 / 5 reivindicação 18 ou 19, caracterizado pelo fato de que o reforço (50) é espaçado da superfície periférica interna (37, 39) da câmara de bombeamento (34) e da saída de descarga (38).

21. Revestimento para bomba (30B), de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 20, caracterizado pelo fato de que o referido rebaixo (54) e a referida projeção (52) são geralmente retangulares quando vistos na transversal com um eixo longitudinal que se estende na direção da folga (41).

22. Revestimento para bomba (30B), de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 21, caracterizado pelo fato de que o revestimento de bomba (30B) é feito de um material elastomérico e a projeção (52) é feita de material plástico, cerâmico ou metálico.