ES2206879T3 - Impulsor de bomba. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN ROTOR DE BOMBA DEL TIPO CENTRIFUGO O SEMIAXIAL PARA BOMBEAR LIQUIDOS, ESPECIALMENTE AGUAS RESIDUALES. SEGUN LA INVENCION, EL ROTOR DE BOMBA COMPRENDE UN CUBO (4) DOTADO DE UNA O VARIAS PALETAS (5), CUYOS BORDES DE ATAQUE (6) SE ENCUENTRAN FUERTEMENTE GIRADAS HACIA ATRAS. LA PERIFERIA (8) DEL BORDE DE ATAQUE SE ENCUENTRA DESPLAZADA EN 125-195 GRADOS EN RELACION CON SU CONEXION (7) AL CUBO (4).

Description

Impulsor de bomba.

La invención se refiere a un impulsor de bomba y más precisamente, a un impulsor de bomba para bombas centrífugas o semiaxiales para bombear fluidos, especialmente aguas residuales.

En la bibliografía, hay muchos tipos de bombas y de impulsores o rodetes de bombas para este propósito descrito; sin embargo todas ellas presentan ciertas desventajas. Sobre todo, esto se refiere a problemas de obstrucciones y de bajo rendimiento.

Las aguas residuales contienen muchos tipos diferentes de contaminantes, cuya cantidad y estructura dependen de la estación y del tipo de área de la cual provienen las aguas. En las ciudades, son comunes los materiales plásticos, los artículos de higiene, los artículos textiles etc., mientras que las áreas industriales pueden producir partículas desgastantes. La experiencia muestra que los peores problemas son los trapos y elementos similares que se pegan en los bordes de ataque de las paletas y se enrollan alrededor del cubo del impulsor. Tales incidentes causan frecuentes intervalos de mantenimiento y un rendimiento reducido.

En la agricultura y en la industria de la pasta papelera, se utilizan distintos tipos de bombas especiales, las cuales deben manejar paja, hierba, hojas y otros tipos de materiales orgánicos. Con este propósito, los bordes de ataque de las paletas se extienden hacia atrás, con el fin de hacer que los contaminantes se dirijan hacia fuera, a la periferia, en lugar de pegarse en los bordes. A menudo se utilizan diferentes tipos de medios de desintegración para cortar el material y hacer que el flujo sea más fácil. Ejemplos de lo anterior se muestran en los documentos SE - 435 952, SE - 375 831 y US - A - 4 347 035.

Debido a que los contaminantes en las aguas residuales son de otros tipos más difíciles de manejar y que el tiempo de funcionamiento de las bombas de aguas residuales es normalmente mucho más largo, las bombas especiales que se han mencionado más arriba no cumplen los requisitos para bombear aguas residuales, ni desde el punto de vista de la fiabilidad ni desde el punto de vista del rendimiento.

Una bomba de aguas residuales funciona muy frecuentemente hasta doce horas al día, lo cual significa que el consumo de energía depende en gran medida del rendimiento total de la bomba.

Los ensayos han probado que es posible mejorar el rendimiento hasta en un 50%, de una bomba de aguas residuales de acuerdo con la invención, en comparación con las bombas conocidas de aguas residuales. Puesto que el coste del ciclo de vida de una bomba accionada eléctricamente se encuentra normalmente dominado totalmente por el coste de la energía (aproximadamente en el 80%), es evidente que un incremento drástico de este tipo será extremadamente importante.

En la bibliografía, los diseños de impulsores de bomba se describen de manera muy general, especialmente en lo que se refiere a la extensión o alcance de los bordes de ataque. No existe una definición clara de la citada extensión.

Los ensayos han mostrado que el diseño de la distribución del ángulo de barrido sobre los bordes de ataque es muy importante con el fin de obtener la necesaria capacidad de auto - limpieza del impulsor de la bomba. La naturaleza de los contaminantes también requiere diferentes ángulos de barrido con el fin de proporcionar una buena función.

La bibliografía no proporciona ninguna información respecto a lo que se necesita con el fin de obtener un transporte de los contaminantes hacia fuera en dirección radial, a lo largo de los bordes de ataque de las paletas. Lo que se menciona, en general, es que los bordes deben tener ángulos obtusos, deben extenderse hacia atrás, etcétera. Véanse los documentos SE-435 952 y US-A-1 763 595.

Cuando se bombean contaminantes menores, tales como hierba y otros materiales orgánicos, unos ángulos relativamente pequeños pueden ser suficientes para obtener el transporte radial y también para desintegrar los contaminantes en la hendidura existente entre el impulsor de la bomba y el alojamiento circundante. En la práctica, la desintegración se obtiene al ser cortadas las partículas por el contacto con el impulsor y el alojamiento cuando el primero gira con una velocidad periférica de 10 a 25 m/s. Este proceso de corte se mejora cuando las superficies están provistas de dispositivos de corte, hendiduras o similares. Compárese con el documento SE-435 952. Las bombas de este tipo se utilizan para el transporte de pulpa, estiércol, etc.

Cuando se diseña un impulsor de bomba que tiene bordes de ataque de las paletas que se extienden hacia atrás con el fin de obtener una auto limpieza, se produce un conflicto entre la distribución del ángulo de barrido, el comportamiento y otros parámetros de diseño. En general, es cierto que un ángulo de barrido incrementado significa un riesgo menor de obstrucciones, pero al mismo tiempo disminuye el rendimiento.

La invención ofrece una posibilidad de diseñar el borde de ataque de la paleta de manera óptima en lo que se refiere a obtener diferentes funciones y calidades para el bombeo fiable y económico de aguas residuales que contienen contaminantes tales como trapos, fibras, etc.

La invención se describe con mayor exactitud más abajo, haciendo referencia a los dibujos incluidos.

La figura 1 muestra una vista en tres dimensiones del impulsor de una bomba de acuerdo con la invención. La figura 2 muestra un corte radial de una bomba dibujada esquemáticamente, de acuerdo con la invención, mientras que la figura 3 es una vista axial esquemática de la entrada al impulsor y la figura 4 es un diagrama que muestra la distribución de ángulos del borde de ataque de la paleta, en función de un radio estandarizado.

En los dibujos, 1 indica el alojamiento de una bomba centrífuga que tiene una entrada cilíndrica 2. 3 indica un impulsor de bomba con un cubo cilíndrico 4 y una paleta 5. 6 indica el borde de ataque de la paleta, que tiene una conexión 7 al cubo y una periferia 8. 9 indica la hendidura entre la paleta y la pared del alojamiento de la bomba y 10, el borde de salida de la paleta. 11 indica la dirección de rotación y 12 el extremo del cubo. Finalmente, \Delta\theta indica el ángulo del sector entre la conexión 7 del borde de ataque al cubo y la periferia 8 del borde de ataque.

Como se ha mencionado previamente, es ventajoso diseñar los bordes de ataque 6 de las paletas extendiéndose hacia atrás, con el fin de asegurarse que los contaminantes se deslizan hacia la periferia en lugar de quedar pegados a los bordes o enrollarse alrededor del cubo 4. Sin embargo, al mismo tiempo el rendimiento a menudo disminuye cuando aumenta el ángulo de barrido.

De acuerdo con la invención, la paleta 6 se diseña con el borde de ataque 7 fuertemente desviado hacia atrás. Esto se define como la diferencia angular \Delta\theta en un sistema de coordenadas cilíndricas, entre la conexión del borde de ataque al cubo 4 y la periferia 8. De acuerdo con la invención, la citada diferencia se encontrará entre 125 y 195 grados, preferiblemente de 140 a 180 grados. Esto es posible, sin perder la posibilidad de un buen rendimiento, gracias al hecho que el borde de ataque 6 se encuentra situado dentro de la parte cilíndrica 2 del alojamiento de la bomba.

Con el fin de hacer posible este posicionamiento del borde de ataque 6, el cubo 4 del impulsor se diseña estrecho. La relación de diámetros entre la conexión 7 del borde de ataque con el cubo y a periferia 8 es solamente de 0,1 a 0,4, preferiblemente de 0,15 a 0,35. Esta pequeña relación también tiene la ventaja de que el paso libre a través del impulsor es ancho, haciendo posible, por lo tanto, que pasen contaminantes mayores.

De acuerdo con una realización preferida de la invención, la conexión 7 al cubo 4 del borde de ataque 6 se encuentra situada adyacente al extremo 12 del cubo, es decir, de manera que no exista ninguna punta sobresaliente, lo que disminuye el riesgo de que los contaminantes queden enrollados alrededor de la parte central del impulsor.

De acuerdo con otra realización preferida adicional de la invención, el borde de ataque 6 se encuentra situado en un plano perpendicular al árbol del impulsor, es decir, donde z es constante. Esto significa que el ángulo de barrido se mantendrá esencialmente constante, independiente del flujo. Puesto que las bombas de aguas residuales funcionan en un campo muy amplio, esto significa que el impulsor de la bomba se puede diseñar con su configuración óptima y es independiente de las condiciones de funcionamiento esperadas.

Claims (4)

1. Un impulsor de bomba de tipo centrifugo o semiaxial, para ser utilizado en una bomba para bombear aguas residuales, que comprende un cubo (4) y una o varias paletas (5) unidas, girando el citado impulsor en un alojamiento (1) formado principalmente en espiral, que tiene una entrada (2) cilíndrica

caracterizado porque la paleta o las paletas (5) están diseñadas con bordes de ataque (6) que se extienden hacia atrás, siendo el ángulo de sector \Delta\theta, en un sistema de coordenadas con origen en el centro del árbol del impulsor, entre la periferia (8) del borde de ataque (6) y la conexión (7) del citado borde de ataque al cubo (4), de 125 - 195 grados, preferiblemente de 140 - 180 grados.

2. Un impulsor de bomba de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque el borde de ataque (6) de la paleta (5) se mantiene en un plano perpendicular al árbol del impulsor y dentro del área de la entrada (2) a la bomba formada como un cilindro, donde la velocidad absoluta del medio bombeado es principalmente axial.

3. Un impulsor de bomba de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la conexión (7) del borde de ataque (6) al cubo (4) se encuentra situada en posición adyacente al extremo (12) del citado cubo.

4. Un impulsor de bomba de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la relación de diámetros entre la conexión (7) del borde de ataque (6) al cubo (4) y la periferia (8) del citado borde de ataque, es entre 0,1 y 0,4, preferiblemente de 0,15 a 0,35.