ES2329186T3 - Bomba centrifuga de turbina. - Google Patents
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Abstract
Bomba centrífuga de turbina que comprende: - un conducto (1) de admisión, - un conducto (2) de alimentación, - una cámara (3) de bombeo, - un propulsor (4) alojado en dicha cámara de bombeo, - una pluralidad de paletas (5) dispuestas y fijadas a dicho propulsor, comprendiendo dicho conducto (2) de alimentación una región de transición que se extiende desde la sección de entrada de flujo hasta la sección (S2) de descarga o de salida de flujo del mismo, y aumentando el área de sección transversal de dicho conducto de alimentación a lo largo de dicha región de transición de manera gradual y continua, caracterizada porque el lado (7) de dicha región de transición situado más próximo al eje (X) de dicho propulsor tiene una configuración plana.
Description
Bomba centrífuga de turbina.
La presente invención se refiere a una clase
mejorada de bomba centrífuga de turbina, preferiblemente del tipo
usado generalmente en conexión con electrodomésticos eléctricos,
tales como lavadoras, lavavajillas y similares, y dotadas por lo
tanto con un diseño y especificaciones de funcionamiento tales como
generalmente se requieren en vista de tales aplicaciones.
Puesto que las bombas de la clase anteriormente
citada se usan generalmente en aparatos y máquinas que se requiere
que sean muy competitivas en lo que respecta tanto al coste como a
la eficiencia energética, se está realizando obviamente en la
industria un esfuerzo considerable y constante por los ingenieros de
fabricación y diseño en un intento de mejorar continuamente las
características operativas y de construcción globales de tales
bombas.
Las bombas centrífugas de turbina del tipo que
abarca la presente invención generalmente se producen en serie a
gran escala industrial de modo que, debido a motivos que tienen que
ver sustancialmente con los costes de fabricación y los requisitos
de espacio, es decir un tamaño compacto, no hay posibilidad de que
se tomen e implementen todas las medidas y disposiciones típicas
tanto de diseño como técnicas en estas bombas tal como se adoptan e
implementan en cambio habitualmente en bombas para aplicaciones
industriales y profesionales en general, en las que están
implicados en realidad caudales y potencias nominales muy
superiores.
Por lo tanto, los esfuerzos realizados por los
ingenieros de fabricación y diseño se centran en este caso
particularmente en la posibilidad de proporcionar propulsores y
cámaras de bombeo que sean eficaces para aportar mejoras sensibles
en el rendimiento global, para así conseguir una reducción natural
del tamaño y la potencia nominal del motor usado para accionar
dicho propulsor.
Lo que se obtiene de este modo, en realidad, es
por lo tanto una ventaja doble en cuanto a una gestión del agua
mejorada, es decir eficiencia hidráulica y reducción consiguiente
del tamaño, y por lo tanto de los costes, del motor usado para
accionar la bomba.
En cualquier caso, una reducción del tamaño de
la cámara de bombeo y, en general, también del área de sección
transversal del conducto de alimentación o descarga conectado a la
misma, da lugar a un inconveniente que se sufre particularmente
como tal en la industria de los electrodomésticos en la que se usan
estas bombas; de hecho, con referencia a la figura 1, que es una
copia de la figura 10 adjunta a la publicación de patente WO
2005/108976, y a la figura 2, que representa una bomba de turbina
conocida, puede observarse que éstas son vistas en sección plana,
de manera ortogonal al eje del propulsor, de una cámara de bombeo
según la técnica anterior. Puede observarse que el diámetro D del
conducto 2 de alimentación ni se estrecha ni se ensancha en la
salida de la cámara 3 de bombeo, puesto que dicho conducto 2 de
alimentación está directamente conectado al conducto 40 de uso en
el lado de la máquina, que, tal como se esquematiza de manera
general en las figuras anteriormente citadas, está conectado a
dicho conducto 2 de alimentación de la bomba inmediatamente aguas
abajo de la misma, y tiene en realidad el mismo diámetro D que dicho
conducto 2 de alimentación.
El inconveniente anteriormente citado se deriva
del hecho de que, si el tamaño de la cámara 3 de bombeo se reduce,
entonces el diámetro del conducto de alimentación o descarga de la
bomba naturalmente ha de reducirse también. Sin embargo, puesto que
el diámetro del conducto 40 de utilización no cambiará debido a
limitaciones imperativas establecidas porque tal conducto tiene que
servir de interconexión mecánica con las piezas del aparato que
usan el líquido alimentado por el mismo, de ello se desprende de
manera bastante obvia que la cámara 3 de bombeo tiene que unirse al
conducto 2 de alimentación de la manera ilustrada esquemáticamente
en la figura 3, en la que puede observarse que el diámetro D1 del
conducto de alimentación se unirá al diámetro D2 del conducto 40 de
utilización contiguo fijándose al mismo de manera muy rápida.
Tal situación hace que se cree prácticamente una
cámara 22 donde se unen entre sí dichos dos conductos, siendo la
forma y posición de esta cámara de manera que se produce un
remolino, es decir condiciones de flujo turbulento.
Como se conoce ampliamente en la técnica, los
remolinos son la causa de pérdidas de eficiencia hidráulica que, en
bombas de tipo general como las que abarca la presente invención,
pueden ser bastante apreciables.
Con el fin de reducir este problema, una opción
puede consistir naturalmente en proporcionar una configuración de
junta conformada y contorneada de manera apropiada con un área de
sección transversal gradualmente en aumento, de manera que se evita
la formación de cámaras en las que puedan desarrollarse y
establecerse remolinos.
Generalmente, sin embargo, esta clase de junta
no puede implementarse sencillamente con los conductos de
utilización en el lado del aparato, cuyo diseño y especificaciones
ya están definidos y establecidos a la vista de las limitaciones de
interconexión mecánica anteriormente citadas.
El documento US 2.999.617 da a conocer las
características de la parte precaracterizadora de la reivindicación
1 adjunta, es decir una bomba centrífuga de turbina que comprende un
conducto de admisión, un conducto de alimentación, una cámara de
bombeo, un propulsor alojado en la cámara de bombeo, y una
pluralidad de paletas dispuestas y fijadas al propulsor. El
conducto de alimentación comprende una región de transición que se
extiende desde una sección de entrada de flujo hasta una sección de
descarga o salida de flujo del mismo, y el área de sección
transversal redonda del conducto de alimentación aumenta a lo largo
de la región de transición de manera gradual y continua.
El documento US 4.629.394 también da a conocer
una bomba centrífuga que tiene un difusor de flujo cuya área de
sección transversal redonda aumenta gradualmente.
El documento US 5.127.800 se refiere a una bomba
centrífuga con una boquilla de descarga de dos piezas con sección
transversal redonda que se expande hacia fuera con una sección
transversal que aumenta gradualmente.
El documento JP 59 131799 presenta una máquina
hidráulica centrífuga en la que se proporciona un difusor que se
expande con un ángulo de difusión preciso.
El documento US 2.635.548 da a conocer una bomba
rotativa que tiene una carcasa desde la que se extiende una boca de
salida redonda para permitir que salga el fluido. La sección
transversal de la boca se ensancha a medida que se aleja de la
carcasa.
El documento DE 40 27 914 A1 muestra una bomba
rotativa que tiene una salida, cuya forma se abre gradualmente
hacia fuera, dividida por una pared de separación.
Por lo tanto sería deseable, y es en realidad el
principal objetivo de la presente invención, proporcionar una clase
de bomba centrífuga de turbina de agua que sea eficaz en la
eliminación de los dos inconvenientes anteriormente indicados de
las bombas de la técnica anterior de la misma clase, de modo que se
garantice una buena gestión del agua, es decir eficiencia
hidráulica, conjuntamente con una cámara de bombeo que, aparte de
tener un tamaño reducido, esté adaptada para eliminar las
limitaciones de interconexión mecánica anteriormente citadas
establecidas porque la bomba tiene que acoplarse mecánicamente a las
piezas del aparato que usan el líquido alimentado por la bomba, y
esté adaptada además para evitar que se generen remolinos, o
condiciones de flujo turbulento, aguas abajo de la cámara de
bombeo.
Según la presente invención, estos objetivos se
consiguen en una bomba centrífuga de turbina que incorpora las
características definidas y enumeradas en las reivindicaciones
adjuntas.
Las características y ventajas de la presente
invención se entenderán en cualquier caso con mayor facilidad a
partir de la descripción que se proporciona a continuación a modo de
ejemplo no limitativo con referencia a los dibujos adjuntos, en los
que, además de las figuras 1, 2 y 3 ya mencionadas y descritas
anteriormente en el presente documento:
- la figura 4 es una vista en perspectiva
exterior de una bomba de turbina según la presente invención;
- la figura 5 muestra una proyección, a lo largo
del plano situado de manera ortogonal al eje del propulsor, del
propio propulsor, la cámara de bombeo y el conducto de alimentación,
según una primera realización de la presente invención;
- las figuras 6A a 6E son respectivas vistas en
sección transversal del conducto de alimentación, tomadas de manera
ortogonal al mismo y dispuestas a intervalos regulares entre sí;
- la figura 7 es una vista en perspectiva
exterior adicional de la bomba según la presente invención, vista
desde un punto situado sobre el eje del conducto de alimentación de
la misma.
Con referencia a las figuras 4 y 5, una bomba
centrífuga de turbina según la presente invención comprende un
conducto 1 de admisión, un conducto 2 de alimentación o descarga,
una cámara 3 de bombeo, un propulsor 4 alojado en dicha cámara de
bombeo de manera ampliamente conocida como tal en la técnica, y una
pluralidad de paletas 5 aplicadas a dicho propulsor a lo largo de
la circunferencia del mismo.
Entre la sección S1 de entrada de flujo y la
sección S2 de salida de flujo del conducto 2 de alimentación se
forma una región 6 de transición que forma parte físicamente de
dicho conducto de alimentación.
Según la presente invención, el área de dicha
sección S1 de entrada de flujo se hace significativamente menor que
el área de dicha sección S2 de salida de flujo.
Con referencia particular a la figura 5, se
proporciona dicho conducto de alimentación de manera que se ensancha
gradualmente hacia fuera en su sección transversal para
desarrollarse de tal forma que una proyección del mismo sobre un
plano situado de manera ortogonal al eje X del propulsor trazaría un
contorno P en forma de P con dos concavidades C1, C2, la primera de
las cuales C1 está dirigida hacia el exterior del conducto con un
vértice V1, mientras que la segunda C2, con un vértice V2, está
dirigida hacia el interior del mismo conducto.
Estas dos concavidades mutuamente opuestas están
por lo tanto divididas entre sí por un punto F de inflexión.
En una realización preferida del conducto de
alimentación, a la cara 7 de la parte de superficie interior de
dicho contorno en forma de P que está dirigido hacia la cámara 3 de
bombeo se le da sustancialmente una forma plana, de modo que la
proyección de la misma sobre un plano situado de manera ortogonal al
eje C de dicho conducto 2 de alimentación aparece como un segmento
7.
De hecho, si se diseña de manera apropiada y
precisa, tal característica permitirá generalmente reducir la
longitud del conducto de alimentación, pero sin introducir riesgo
alguno de pequeños remolinos que es probable que se produzcan por
lo corto del conducto de alimentación.
Por tanto puede apreciarse con gran facilidad
que puede evitarse sustancialmente cualquier posibilidad de que se
creen remolinos en la denominada zona "muerta", es decir en la
zona a lo largo de la cual el conducto de alimentación se extiende
junto al lado exterior de la cámara de bombeo.
Por lo tanto, la ventaja real de la presente
invención se encuentra en proporcionar una bomba centrífuga de
turbina, cuyo conducto de alimentación o descarga presenta tal
sección de entrada de flujo de manera que puede hacer el mejor uso
posible de y aprovechar de la mejor manera posible las
características de la cámara de bombeo, el propulsor, y los
parámetros de funcionamiento de los mismos, y tal sección de salida
de flujo de manera que se satisfacen completamente las limitaciones
de interconexión mecánica y los requisitos establecidos por el
aparato en el que la bomba ha de instalarse y funcionar.
Las figuras 6A a 6E son respectivas vistas en
sección transversal del conducto de alimentación, vistas a lo largo
de los respectivos planos de sección que se extienden paralelos
entre sí y de manera ortogonal a dichos ejes C, desde Pa hasta Pe
en la figura 5. Como puede observarse en estas figuras, el área 9 de
paso libre disponible del conducto de alimentación, tal como se
identifica mediante los sectores no sombreados, aumenta de manera
gradual de una figura a la siguiente, correspondiendo de manera
exacta al aumento gradual en el área de sección transversal del
mismo conducto.
Además, y en referencia de nuevo a las mismas
figuras 6A a 6E, el lado 7 que se ensancha hacia fuera dentro del
conducto de alimentación mantiene en todos los casos un contorno
sustancialmente plano, de modo que puede acoplarse de forma natural
con la forma de la sección S1 de entrada de flujo del conducto de
alimentación.
Con referencia particular a la figura 7, es
además particularmente ventajoso que el cuerpo de bomba, que incluye
la cámara 3 de bombeo y el conducto 2 de alimentación, se
proporcione en su totalidad como una construcción unitaria de una
sola pieza, de modo que también incluya dicha región de transición
de dicho conducto de alimentación que tiene un área de sección
transversal que aumenta gradualmente.
La ventaja que se deriva de tal solución se
encuentra en el hecho de que, de este modo, se da la posibilidad de
proporcionar una bomba, que combina de la manera más ventajosa
características de tamaño compacto y alta eficiencia, al tiempo que
satisface los requisitos establecidos por las limitaciones de diseño
de interconexión mecánica descritas anteriormente en el presente
documento, siendo éste un resultado que puede obtenerse
proporcionando dicha región de transición dentro del propio
conducto de alimentación como una construcción unitaria de una sola
pieza con la misma.
Claims (4)
1. Bomba centrífuga de turbina que
comprende:
- un conducto (1) de admisión,
- un conducto (2) de alimentación,
- una cámara (3) de bombeo,
- un propulsor (4) alojado en dicha cámara de
bombeo,
- una pluralidad de paletas (5) dispuestas y
fijadas a dicho propulsor,
comprendiendo dicho conducto (2) de alimentación
una región de transición que se extiende desde la sección de
entrada de flujo hasta la sección (S2) de descarga o de salida de
flujo del mismo, y aumentando el área de sección transversal de
dicho conducto de alimentación a lo largo de dicha región de
transición de manera gradual y continua,
caracterizada porque el lado (7) de dicha
región de transición situado más próximo al eje (X) de dicho
propulsor tiene una configuración plana.
2. Bomba centrífuga de turbina según la
reivindicación 1, caracterizada porque el contorno (P) de la
curva trazada por la proyección, sobre un plano que se extiende de
manera ortogonal al eje (X) de rotación de dicho propulsor, del
lado de dicha región (6) de transición situado más próximo al eje
(X) de dicho propulsor, comprende un punto (F) de inflexión.
3. Bomba centrífuga de turbina según la
reivindicación 2, caracterizada porque dicho conducto de
alimentación se ensancha gradualmente hacia fuera en su sección
transversal para desarrollarse de tal forma que una proyección del
mismo sobre un plano situado de manera ortogonal al eje del
propulsor trazaría un contorno P en forma de P con dos concavidades
(C1, C2), la primera (C1) de las cuales está dirigida hacia el
exterior del conducto con un vértice (V1), mientras que la segunda
(C2), con otro vértice (V2), está dirigida hacia el interior del
mismo conducto.
4. Bomba centrífuga de turbina según cualquiera
de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la
parte de la cámara (3) de bombeo que aloja dicho propulsor se
proporciona de manera solidaria, es decir como una construcción
unitaria de una sola pieza, con dicho conducto (2) de
alimentación.
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