ES2610922T3 - Bomba de espuma y método - Google Patents

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Abstract

Una bomba (10) que comprende una carcasa de bomba (22) que tiene un lado frontal y un lado posterior con una cámara de bombeo (38) dentro de la carcasa de bomba (22), una entrada (26) a la cámara de bombeo (38), y una salida de descarga (27) desde la cámara de bombeo (38), un impulsor (40) montado para girar dentro de la cámara de bombeo (38) alrededor de un eje de giro, incluyendo la cámara de bombeo (38) una región interior en o cerca del eje de giro y una región exterior alejada del eje de giro, estando la salida de descarga (27) en la región exterior de la cámara de bombeo (38), incluyendo el impulsor (40) una cubierta (42) que tiene una cara frontal y una cara posterior con una pluralidad de álabes de bombeo (46) que se extienden desde la cara frontal, incluyendo además la bomba (10) una cámara de recogida (60) en el lado posterior de la carcasa de bomba (22), estando la cámara de recogida (60) en comunicación fluida con la cámara de bombeo (38), incluyendo el impulsor (40) uno o más pasos (52) que se extienden a través de la cubierta (42), abriéndose un extremo de dichos pasos (52) en la cámara de recogida (60) y el otro extremo abriéndose en la cámara de bombeo (38) a través de la cara frontal del impulsor (40), y un inductor de flujo (70, 85) que está dispuesto dentro de la cámara de recogida (60), incluyendo el inductor de flujo (70, 85) un elemento inductor montado para girar dentro de la cámara de recogida (60) y configurado para generar una componente de flujo axial en una dirección axial con respecto al eje de giro y una componente de flujo turbulento de un fluido dentro de la cámara de recogida (60), incluyendo la cámara de recogida (60) una salida de ventilación (62) configurada para la descarga de fluido desde la cámara de recogida en la dirección axial y una zona de salida de transferencia (65) en comunicación fluida con la región exterior de la cámara de bombeo (38).

Description

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DESCRIPCION
Bomba de espuma y metodo Campo tecnico
Esta divulgacion se refiere en general a bombas y metodos de bombeo de fluido, en particular, pero sin limitacion, fluidos espumosos, tales como por ejemplo, concentrados de flotation de espuma mineral.
Tecnica anterior
Las plantas de procesamiento de minerales utilizan, a menudo, un proceso de flotacion para separar las particulas finamente molidas de un mineral requerido de las rocas de desecho. Esto se consigue en un tanque o celda de flotacion donde se coloca la suspension y al que se agregan burbujas de aire finas y reactivos. El tanque se agita despues y la espuma resultante que se eleva hasta la parte superior de la celda de flotacion tiene las particulas finas del mineral requerido adherido a las burbujas de aire. La recogida de la espuma proporciona despues un medio para recoger el mineral concentrado requerido que se ha extraido por el proceso.
La espuma del proceso de flotacion contiene el mineral requerido y normalmente debe ser bombeada a la siguiente etapa de procesamiento. Los diferentes tipos de espuma producida dependen en gran medida del tamano de las particulas que flotan, del tipo y cantidad de reactivos y de la cantidad y tamano de las burbujas de aire. El proceso de espuma es continuo, pero actualmente no hay equipos comercialmente disponibles que puedan reducir el contenido de aire de la espuma, y no es practico dejar la espuma flotando hasta que el aire se separe por si mismo antes de bombear las particulas remanentes y liquido que han formado la espuma.
Para conseguir buenos resultados de recuperation a partir del proceso de flotacion se requiere que el quijo de mineral sea triturado hasta tamanos de particula muy finos (en algunos casos inferiores a 10 micrometros). Tambien para conseguir una buena recuperacion de minerales es necesario controlar los reactivos utilizados en el proceso, pero muy a menudo esto, combinado con la cantidad de burbujas necesarias para hacer eficaz el proceso, puede dar lugar a una espuma muy estable y tenaz. Estas espumas tenaces cuando se dejan en un recipiente tardarian normalmente de 12 a 24 horas para reducirse en agua y al estado solido solamente, es decir, las burbujas serian extremadamente lentas para dispersarse.
Las bombas para su uso para bombear espuma se encuentran actualmente en forma de bombas verticales y/o dispuestas horizontalmente. Las bombas verticales se disponen de manera que la entrada de la bomba se dispone generalmente vertical, y las bombas horizontales se disponen con la entrada de la bomba dispuesta generalmente horizontalmente. Se ha demostrado que las bombas de espuma verticales son capaces de bombear espumas muy tenaces, pero a menudo son fisicamente muy grandes y, por lo tanto, deben considerarse en el diseno inicial de una planta de procesamiento de minerales.
Las bombas horizontales, por otro lado, se han utilizado tambien para aplicaciones de bombeo de espuma, pero no siempre tienen exito con espumas tenaces. Las bombas horizontales han sido deliberadamente sobredimensionadas en aplicaciones de manipulation de espuma. Una bomba de mayor tamano significa que puede funcionar de manera ineficaz con un bajo flujo resultante y un gran arrastre de aire debido a la espuma. Los fallos mecanicos pueden convertirse en un problema con este bombeo inestable. La espuma esta llena de aire, pero al estar presente como tamanos de burbujas muy pequenas tiene menos efecto que la misma cantidad de aire en forma de grandes burbujas. Sin embargo, hay un punto en el que la capacidad de una bomba para tolerar la espuma disminuira debido al efecto del aire. La tolerancia al aire de una bomba se relaciona tambien con la caracteristica de carga neta positiva de aspiration (NPSH); es decir, cuanto menor sea la presion neta disponible en la entrada a la bomba, mas probablemente se vera afectado el rendimiento.
Se han desarrollado bombas para manejar especificamente fluidos espumosos de este tipo. Durante la operation de bombeo, la fraction mas pesada del fluido migra a una region exterior de la bomba y una fraction mas ligera tiende a migrar hacia una region interna. Hay una necesidad de poder de eliminar eficazmente la fraccion mas ligera.
El documento US4273562 divulga una bomba centrifuga que tiene un impulsor giratorio con una abertura a traves del impulsor. El liquido que fluye dentro de la bomba se divide en dos corrientes de fluido en el impulsor. Una corriente es un flujo radial a una parte de descarga de alta presion y la otra corriente contiene la mayor parte del componente gaseoso y se dirige a fluir a traves de la abertura del impulsor. El impulsor tiene superficies que se extienden dentro de esta abertura para impulsar la ultima corriente componente a traves de la misma.
Sumario de la divulgacion
En un primer aspecto, se proporciona una bomba de acuerdo con la revindication 1.
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El inductor de flujo en la camara de recogida energiza el fluido de gas en esa camara de recogida, especialmente cuando el caudal en la camara de recogida es elevado. Esta adicion de energia hace que el gas y el fluido fluyan fuera de la parte de ventilacion posterior de la camara de recogida, y no hay necesidad de ningun dispositivo externo (tal como una bomba de aspiracion separada) para aspirar fisicamente el aire de la camara de recogida.
En ciertas realizaciones, la bomba incluye alabes auxiliares en la cara posterior de la cubierta del impulsor.
En ciertas realizaciones, la bomba incluye un eje de accionamiento, el impulsor y el elemento inductor estan montados operativamente en el eje de accionamiento para girar de este modo.
En ciertas realizaciones, el o cada paso se dispone dentro de la region interior de la camara de bombeo.
En ciertas realizaciones, la salida de ventilacion esta alejada de la camara de bombeo.
En ciertas realizaciones, la salida de ventilacion y el o cada paso son sustancialmente paralelos al eje de giro.
En ciertas realizaciones, la camara de recogida incluye un lado frontal abierto que se enfrenta al impulsor y la zona de salida de transferencia esta comprendida por un espacio anular entre el lado posterior de la carcasa de bomba y la cara posterior del impulsor.
En ciertas realizaciones, el lado frontal abierto de la camara de recogida tiene un diametro periferico exterior que es menor que el diametro de la camara de bombeo.
En ciertas realizaciones, la bomba es una bomba de espuma para bombear fluidos espumosos en la que el impulsor se configura para separar el fluido espumoso en una fraccion mas pesada que se descarga a traves de la salida de descarga y una fraccion mas ligera que entra en la camara de recogida a traves de los pasos donde el inductor separa la fraccion mas ligera en una fraccion secundaria mas pesada que es devuelta a la camara de bombeo a traves de la zona de salida de transferencia y el fluido restante se descarga a traves de la salida de ventilacion.
En un segundo aspecto, se proporciona un metodo para bombear un fluido segun se define en la reivindicacion 12.
En ciertas realizaciones, el fluido bombeado es un fluido espumoso.
En un tercer aspecto, se proporciona un metodo para bombear un fluido espumoso segun se define en la reivindicacion 14.
En ciertas realizaciones, el metodo del tercer aspecto es operable mediante cualquiera de los aparatos definidos en el primer aspecto.
Breve descripcion de los dibujos
A pesar de cualquier otra forma que pueda caer dentro del alcance de los metodos y aparatos como se expone en el Sumario, a continuacion se describiran realizaciones especificas, a modo de ejemplo, y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 es un alzado lateral esquematico, parcialmente en seccion de una bomba de acuerdo con una realizacion;
La Figura 2 es un detalle en seccion transversal de parte de una bomba de acuerdo con una realizacion.
La Figura 3 es un detalle de parte de un impulsor de bomba de acuerdo con una realizacion.
La Figura 4 es un detalle de un inductor de flujo de acuerdo con una realizacion, cuando se conecta a un impulsor de bomba.
La Figura 5 es un detalle en seccion transversal de parte de una bomba de acuerdo con una realizacion.
La Figura 6 es un detalle del inductor de flujo de la Figura 4.
La Figura 7 es un detalle de un inductor de flujo de acuerdo con una realizacion.
La Figura 8 es una vista parcial en perspectiva y en despiece de una bomba de acuerdo con una realizacion adicional.
La Figura 9 es una vista esquematica de una porcion de la bomba mostrada en la Figura 8 en una posicion parcialmente montada.
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La Figura 10 es una vista en seccion cortada de la porcion de bomba mostrada en la Figura 9.
La Figura 11 es una vista en perspectiva lateral frontal de un impulsor de acuerdo con una realizacion.
La Figura 12 es una vista en perspectiva lateral posterior del impulsor mostrado en la Figura 11.
La Figura 13 es un alzado lateral frontal del impulsor mostrado en las Figuras 11 y 12.
Las Figuras 14 a 16 son diversas vistas (vista en perspectiva lateral y vistas en alzado lateral frontal) del inductor de flujo mostrado en las Figuras 8 y 10.
Las Figuras 17 a 19 son diversas vistas (respectivamente: vista en perspectiva lateral frontal, alzado lateral frontal y vista en seccion lateral) de una placa posterior o caja de relleno que forma parte de una camara de recogida de acuerdo con la realizacion mostrada en las Figuras 8, 9 y 10.
La Figura 20 es un alzado lateral en seccion parcial de una porcion de una bomba de acuerdo con una realizacion adicional.
La Figura 21 es una vista parcial en perspectiva y en despiece de una bomba de acuerdo con una realizacion adicional.
La Figura 22 representa los resultados de varios ensayos experimentales del rendimiento de una bomba de espuma que tiene las caracteristicas de la invencion cuando se compara con el rendimiento de una bomba de espuma comercial competitiva, cuando la potencia (kW) y el caudal (m3/h) se miden.
Descripcion detallada de las realizaciones especificas
Haciendo referencia en particular a la Figura 1, se ilustra una bomba 10 que comprende un alojamiento de bomba 20 que se monta en un soporte 14 (a menudo denominado pedestal, base o bastidor). El alojamiento de bomba 10 comprende una carcasa exterior 22 que incluye una parte de carcasa frontal 23 y una parte de carcasa posterior 24 que se conectan entre si por una serie de pernos. El alojamiento de bomba 10 comprende ademas una entrada 26 para el fluido de alimentacion que se bombea a la bomba y una salida 27 de descarga desde la que se puede descargar el fluido de la bomba.
El alojamiento de bomba 20 comprende ademas un revestimiento interior 30 dentro de la carcasa exterior 22. El revestimiento 30 incluye un revestimiento principal 34 que puede estar en forma de una voluta y revestimientos laterales que comprenden un revestimiento frontal 35 y un revestimiento posterior 36 El revestimiento principal 34 puede comprender dos partes o mitades que se ensamblan juntas para formar un revestimiento de voluta en forma de un neumatico de automovil. El revestimiento principal tambien puede ser una estructura de una sola pieza, como se ilustra en la Figura 1. El revestimiento se puede formar de caucho o de un material elastomero. El interior del revestimiento 30 forma una camara de bombeo 38 a traves de la que se hace pasar el fluido que se bombea.
La bomba 10 incluye ademas un impulsor 40 que se monta para girar dentro de la camara de bombeo 38 alrededor del eje de giro X-X. El impulsor 40 se conecta a un eje de accionamiento 18 que a su vez se conecta a una unidad (no mostrada). El impulsor 40 ilustrado es del tipo semiabierto e incluye una cubierta 42 que tiene una cara frontal 43 y una cara posterior 44. El impulsor 40 incluye una serie de alabes de bombeo 46 que sobresalen de la cara frontal de la cubierta. Los alabes de bombeo 46 se separan uniformemente alrededor del eje de giro y estan especialmente disenados para manejar fluidos espumosos y tienen un numero de porciones salientes cada una en forma de una cuchara curvada 49 que se extiende dentro de la entrada. El impulsor incluye ademas un ojal central 51 que se extiende hacia delante de la cara frontal 43 de la cubierta 42 y durante su uso las cucharas curvadas 49 funcionan para arrastrar material hacia el centro abierto del impulsor delante del ojal central 51. Otras caracteristicas del impulsor 40 se describiran mas adelante. Alabes auxiliares 66 se disponen en la cara posterior del impulsor 40. Los alabes auxiliares 66 se separan uniformemente alrededor del eje de giro y tienen extremos interior y exterior. Los alabes auxiliares 66 pueden ser rectos, curvos o tener cualquier otra configuracion adecuada.
La bomba 10 incluye ademas un conjunto estanqueidad 80 que proporciona una junta entre el eje 18 y la carcasa de bomba 20. El conjunto de estanqueidad como se muestra, se aloja en una caja de relleno 87.
Tal como se ilustra mejor en la Figura 2, el impulsor 40 incluye una serie de pasos en forma de orificios pasantes 52 dispuestos en su interior, cada uno de los que se extiende desde la cara frontal 43 hasta la cara posterior 44 del impulsor 40. Los orificios pasantes 52 estan en la region del eje de giro X-X y se situan entre los alabes de bombeo adyacentes 46. Como se muestra en las Figuras 2 y 3, los orificios pasantes 52 se extienden en una direccion generalmente paralela al eje de giro X-X. Los pasos pueden tener cualquier tamano y dimension y configuracion de seccion transversal adecuadas. En la Figura 3, los orificios pasantes 52 mostrados tienen una dimension de anchura alargada y aparecen como una ranura. Por lo general habra uno o mas pasos situados en cada canal del impulsor dispuestos entre los alabes de bombeo adyacentes 46, de manera que cada canal del impulsor sea ventilado
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durante la operacion. Mediciones experimentales han demostrado que el aire en una espuma que es bombeada por el impulsor 40 se concentrara en el ojal del impulsor, formando a veces una "nube" que inhibe la generacion de la carga y flujo y reduce la eficacia del impulsor. La funcion de los pasos es suministrar una primera "fraccion ligera" de gas y algunos solidos desde la region de entrada del impulsor 26 (especialmente alrededor del ojal 51 del impulsor) a la camara de recogida 60, como se describira a continuacion. El area de seccion transversal de los pasos necesita ser suficiente para eliminar tanto aire de los canales del impulsor como sea necesario, pero si los orificios pasantes 52 de otros pasos son demasiado grandes, puede permitir que la suspension de espuma pase directamente a traves de la camara de recogida 60, lo que es indeseable.
La camara de recogida 60 de la bomba se situa en el lado posterior de la carcasa de bomba y detras del impulsor 40. La camara de recogida 60 esta adyacente a la cara posterior 44 del impulsor y se situa dentro de la camara estanqueidad o caja de relleno 87. Los orificios pasantes 52 se abren hacia la camara de recogida 60. La camara de recogida 60 incluye una salida de ventilacion en forma de un orificio de ventilacion 62 dispuesto en una pared posterior 63 de la caja de relleno 87 y alejada del impulsor 40 de la bomba. El orificio de ventilacion 62 puede estar en comunicacion fluida con un tanque, por ejemplo, por medio de un conducto o tuberia adecuada 61, que se extiende desde la caja de relleno a traves de otros conductos conectados al deposito, que por ejemplo esta a presion atmosferica o incluso puede estar bajo aspiracion. La camara de recogida 60 tiene una pared lateral periferica exterior 68 que puede ser generalmente cilindrica y un lado abierto 64 que se orienta hacia el impulsor 40 y una separacion 65 que forma una zona de salida de transferencia entre la cubierta 42 del impulsor y el revestimiento posterior 36 y que proporciona la comunicacion fluida entre la camara de recogida 60 y la camara de bombeo 38. La pared lateral periferica 68 de la camara de recogida 60 es sustancialmente paralela al eje de giro X-X que conduce al lado abierto 64 y el diametro periferico exterior del lado abierto 64 es menor que el diametro de la camara de bombeo 38.
Como se ha mencionado anteriormente, en la region de entrada (camara de bombeo 38 delante del impulsor 40) de una bomba de espuma hay una region de baja presion en la linea central del impulsor 40 alrededor de la region del ojal 51 y por lo tanto se tiende a acumular aire alli. Esto significa que los fluidos mas pesados (las particulas) viajan hacia la pared exterior de la bomba. El aire acumulado en esta area no pasa a traves de la bomba de la manera normal debido a una condicion combinada de baja presion y baja densidad, y en su lugar funciona como un cojin para la suspension procedente de aguas arriba. Esto generalmente da como resultado que la bomba realice de forma pobre o pierda su funcionalidad, utilizando potencia sin ningun efecto. Puesto que el aire se acumula en la linea central del impulsor 40 en la region del ojal 51, puede ser retirado de esa region colocando pasos en forma de orificios pasantes 52 a traves del impulsor 40 de manera que el aire fluya hacia una camara de recogida 60, que tambien se puede denominar camara de expulsion. Los orificios pasantes 52 en la cubierta posterior del impulsor permiten que el aire escape, liberando asi el efecto de cojin. Normalmente, la presion en el lado frontal del impulsor 40 es mayor que la presion en la camara de recogida 60 lo que hace que el aire fluya hacia los orificios pasantes 52. Si hay una o mas salidas de ventilacion que salen de la parte posterior de la camara de recogida 60, despues el aire fluye a traves de los orificios pasantes 52 del impulsor hacia dentro de la camara de recogida 60 y luego hacia fuera a traves de las salidas de ventilacion - de hecho, el aire es aspirado dentro de la camara de recogida 60.
Se muestran realizaciones en las que la bomba 10 incluye ademas un inductor de flujo que se monta para giro dentro de la camara de recogida 60. El inductor de flujo, que tambien se puede denominar dispositivo de agitacion, se monta operativamente en el eje de accionamiento 18 de manera que, durante la operacion, tanto el impulsor 40 como el inductor se hacen girar juntos por el eje de accionamiento. En una forma mostrada en las Figuras 1,2 y 7, el inductor de flujo se configura en forma de un impulsor mezclador de paletas70 que tiene alabes 71 del impulsor en forma rectangular dispuestos radialmente alrededor de un collarin 73, que se fija al eje de accionamiento de la bomba. Durante su uso, los alabes 71 del impulsor se inclinan de tal manera que provocan un flujo generalmente axial de material (es decir, un flujo generalmente en linea con el eje de giro X-X) a traves de la camara de recogida 60 y hacia fuera hacia el orificio de ventilacion 62. En otra forma ilustrada en las Figuras 4, 5 y 6, el inductor de flujo se configura en forma de un impulsor de disco 72 que se monta en el eje de accionamiento en el orificio central 75. El impulsor de disco 72 tiene seis orificios pasantes perifericos separados entre si 74 situados a traves del mismo, cuya entrada a cada uno de ellos esta provista de una curva de tuberia en forma de angulo de 90° (o extremo acodado) 76. Las curvas de tuberia 76 se situan en el lado 81 del impulsor de disco 72 que se orienta hacia la cara posterior 44 del impulsor 40. Cada curva de tuberia 76 se orienta de manera que forma una cuchara que crea un flujo turbulento recirculante sobre la parte superior de/alrededor del borde periferico del impulsor de disco 72. Esta agitacion da lugar a un flujo generalmente axial de material (es decir, un flujo generalmente en linea con el eje de giro X-X) a traves de la camara de recogida 60 y hacia fuera hacia el orificio de ventilacion 62.
El inductor de flujo 70 puede adoptar muchas formas, por ejemplo, puede comprender otro tipo de impulsor, una helice marina o una rueda de paletas. Una finalidad del inductor es promover el flujo de gases de espuma en exceso desde la region de la cara frontal 43 del impulsor, a traves de los pasos u orificios pasantes 52, a traves de la camara de recogida 60 y hacia fuera a traves del orificio de ventilacion 62.
En las Figuras 8 a 20, siempre que sea posible, se han utilizado los mismos numeros de referencia para describir los mismos componentes que se han descrito en las realizaciones anteriores.
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Tal como se ilustra en la Figura 8 y en las Figuras 9 a 20 relacionadas, se muestra una bomba 10 en vista parcial y en despiece ordenado, que comprende una carcasa exterior que incluye una parte de carcasa posterior 24. La parte de carcasa frontal no se ilustra, pero puede ser similar a la parte de carcasa posterior en apariencia. La bomba ilustrada en esta realizacion no muestra el revestimiento interno 30. La bomba incluye un impulsor 40 que tiene generalmente la misma estructura que la descrita anteriormente.
Como se ha descrito con referencia a las realizaciones anteriores, se forma una camara de recogida 60 con una pared lateral periferica exterior 68 y una pared posterior 63. La pared lateral 68 se extiende sustancialmente paralela al eje de giro X-X hasta el lado abierto 64 que, cuando esta en una posicion ensamblada, se separad de la cara posterior 44 del impulsor 40 para proporcionar un espacio 65 entre medio.
El inductor de flujo en forma de un impulsor mezclador de paletas 70 en esta realizacion es algo similar al que se muestra en la Figura 7, pero en esta realizacion comprende diez palas 71. Las palas 71 estan inclinadas hacia dentro hacia el extremo libre exterior de las mismas (aunque tambien pueden tener lados rectos) y se inclinan en un angulo Z con respecto al eje de giro X-X. Normalmente, el angulo Z puede ser de aproximadamente 45°. La configuracion de las palas 71 es tal que causa un flujo axial asi como un flujo de remolino de la mezcla dentro de la camara de recogida 60.
Cuando esta en funcionamiento, el inductor de flujo en forma del mezclador de paletas70 tiene una seccion exterior que esta separada de la pared periferica 68 formando una zona de concentracion de fracciones mas pesadas de forma anular 69 y en la que la fraccion mas pesada tiende a migrar y desde alli la fraccion mas pesada se hace salir de la camara de recogida 60 a traves del espacio 65 entre la cara posterior de la cubierta 42 del impulsor y el revestimiento posterior 36 y fluye alrededor del impulsor 40 y vuelve a la camara de bombeo 38. La zona de concentracion de fracciones mas pesadas 69 se extiende desde la pared posterior 63 de la caja de relleno 87 a lo largo de la pared periferica exterior 68 de la camara de recogida 60 y hasta el lado abierto 64. La finalidad del inductor de flujo es inducir el flujo desde la camara de bombeo 38 hasta la camara de recogida 60 y despues de ello asistir a los alabes auxiliares 66 de la cubierta posterior del impulsor 40 a separar el fluido en su interior en una fraccion mas ligera (principalmente gas) y una fraccion mas pesada (materia principalmente liquida y alguna particulada). La fraccion mas ligera se hace pasar a traves del orificio de ventilacion 62 y salir de la bomba hacia una region de presion inferior.
La realizacion mostrada en la Figura 20 es generalmente similar a la ilustrada en la Figura 8. Para facilitar la referencia, partes similares se han proporcionado con el mismo numero de parte que en las realizaciones anteriores. En la Figura 20, el impulsor 89 es generalmente similar al impulsor 40 descrito anteriormente con relacion a la Figura 8. Los alabes auxiliares 66 en el impulsor 89 estan ahusados de manera que se hacen mas finos en profundidad cuando se mueven en una direccion que se aleja de un extremo interior (mas proximo al eje de giro X-X del impulsor) hacia un extremo exterior. La cara 78 del revestimiento posterior 88 es tambien inclinada y paralela a la superficie de los alabes auxiliares 66 de manera que se forma un paso estrecho 65 para la transferencia de fluido de la camara de recogida 60A a la camara de bombeo entre los alabes auxiliares 66, la cara posterior de la cubierta del impulsor 89 y la cara 78. Este paso 66 no es ortogonal al eje de giro X-X, sino que esta inclinado en una direccion hacia la camara de bombeo.
La realizacion mostrada en la Figura 20 incluye un conjunto de estanqueidad de tipo prensaestopas en detalle que incluye una empaquetadura 93, un anillo de linterna 94, un perno de prensaestopas 95 y un drenaje y un anillo de estanqueidad 96 y 97. Tambien se proporciona una protection de estanqueidad 79 para la protection del operario.
La realizacion mostrada en la Figura 20 incluye ademas una placa de sujecion 83 y un tornillo de fijacion 84. El inductor de flujo se ilustra en forma de un impulsor 85. La realizacion incluye ademas juntas toricas 86, 90 y 91 para minimizar la fuga de la bomba.
La realizacion mostrada en la Figura 21 es generalmente similar a la ilustrada en las Figuras 8-20. En esta realizacion, el inductor de flujo en forma de un impulsor mezclador de paletas70A es similar al impulsor mostrado en la Figura 8 y en las Figuras 14-16, pero en esta realizacion comprende dieciseis palas. Como en el caso de la Figura 8, las palas estan ligeramente inclinadas hacia dentro hacia su extremo libre exterior y estan inclinadas en un angulo Z con respecto al eje de giro X-X. Normalmente, el angulo Z puede ser de aproximadamente 45°. La configuracion de las palas es tal que produce un flujo axial asi como un flujo de remolino de la mezcla dentro de la camara de recogida 60A.
Ademas, la Figura 21 muestra un prensaestopas 99A diferente en el revestimiento de la placa de bastidor para mantener la empaquetadura en posicion, estando retenido el prensaestopas por tres pernos de fijacion en lugar de la disposition de dos pernos mas convencional mostrada en la Figura 8. Finalmente, otra diferencia es que el orificio de ventilacion 62A en la pared posterior de la caja de relleno tiene una forma redonda, en comparacion con la forma eliptica mostrada en las Figuras 8-10 y en las Figuras 17-19, con el fin de maximizar el volumen de gas que puede ser expulsado de la camara de recogida 60A durante su uso. Un orificio de ventilacion redondo tiene tambien la ventaja de poder unirse mas facilmente a una manguera de seccion transversal redonda estandar o tubo de ventilacion 61A, y si el espacio lo permite, es deseable un orificio de ventilacion grande.
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Las diversas realizaciones de los sistemas de elimination de aire descritos en la presente memoria operan continuamente para ventilar la bomba durante su uso. La combination del impulsor de la suspension, los alabes auxiliares (expulsion posterior) y el inductor de flujo al actuar juntos crean un ambiente para una separation mas eficaz del aire y del material de la suspension. Ademas, el sistema es adaptable a una bomba de espuma existente.
Con particular referencia a las bombas de espuma, las espumas minerales que contienen solidos abrasivos pueden tener propiedades altamente variables. La espuma puede ser quebradiza con burbujas de gas/aire que son facilmente rompibles o tenaces, con aire/gases dificiles separar. Por lo general, no se puede lograr una separacion de gas completa o suficiente dentro de la camara de bombeo. La bomba descrita en la presente memoria esta disenada para manejar la separacion tanto en la camara de bombeo como en la camara de recogida durante la ventilation. En otras palabras, hay una separacion de primera etapa en la camara de bombeo y una separacion de segunda etapa en la camara de recogida.
El inductor de flujo mueve positivamente el flujo de una primera fraction ligera separada en la direction axial y, al mismo tiempo, hace girar la mezcla dentro de la camara de recogida creando asi un entorno para una posible separacion adicional de solidos en la segunda fraccion mas pesada que puede ser devuelta a la camara de bombeo o hacerse salir desde la salida de descarga de la bomba mientras que, bajo la influencia de la presion, se obliga a la mezcla saturada de gas/aire (segunda fraccion mas ligera) a autodescargarse fuera de la camara de recogida (preferentemente de nuevo al tanque de aspiration de la bomba, o a cualquier otro lugar de eliminacion/tratamiento).
En ciertas realizaciones, el impulsor puede incluir alabes auxiliares en la cara de cubierta posterior y el inductor de flujo puede, junto con los alabes auxiliares, facilitar el paso de una fraccion mas pesada del material en la camara de recogida a traves de la zona de salida de transferencia a la zona exterior de la camara de bombeo.
En otras realizaciones, las palas de un inductor de flujo en forma de un impulsor mezclador de paletas pueden tener forma de perfil aerodinamico en section transversal, con el objetivo de aumentar la propulsion en la camara de recogida. En algunos medios de espuma tenaz, tales como espumas de betun, se puede requerir mas capacidad de expulsion para facilitar la separacion secundaria de fracciones pesadas y ligeras en la camara de recogida y la propulsion de la fraccion ligera secundaria a traves del orificio de ventilacion. Esto tambien se puede conseguir en algunas realizaciones aumentando el diametro del impulsor/helice de la realization actual mostrada en las Figuras.
En un ensayo experimental, una bomba de espuma que tiene las caracteristicas de la invention funciono muy satisfactoriamente con un Factor de Volumen de Espuma (FVF) de 6,0 con un caudal de espuma bombeado en el intervalo de 530-560 m3/h. En las bombas de espuma convencionales, el FVF maximo que se puede manejar es de 1,9-2,0. El FVF es una figura calculada que se refiere a la fraccion volumetrica de aire en la espuma. Una espuma mas gascosa conduce a un bombeo de baja eficacia con un consumo de energia relativo mas alto. El impulsor de espuma puede estar girando, pero a menudo solo en una envolvente de aire. En algunos casos, los operarios intentan agregar sustancias quimicas para colapsar la espuma, pero esto agrega coste y puede que no funcione, y tambien puede no ser apropiado dependiendo del material que se bombea o del entorno.
En un ensayo experimental adicional, se comparo el rendimiento de una bomba de espuma que tenia las caracteristicas de la invencion con el rendimiento de una bomba de espuma comercial competitiva. Los datos experimentales se muestran en la Figura 22. Durante los experimentos de bombeo, se midio la potencia (kW) y el caudal de espuma (m3/h). Se trazo una linea general de mejor ajuste para categorizar ampliamente las tendencias de datos, lo que mostro generalmente que para bombear espuma a un caudal mas alto se requeria linealmente mas potencia. Como se puede observar a partir de los datos, la bomba de espuma de la invencion fue capaz de alcanzar los mismos caudales de alimentation de la suspension espumosa que el producto competidor, pero con casi la mitad de la potencia operativa requerida. Esto indica que la bomba de espuma de la invencion era mas eficaz para eliminar el aire del material de la espuma de alimentacion, realizando un bombeo mas eficaz del material de suspension restante y requiriendo de este modo menor potencia para conseguir ese resultado de material bombeado.
En un ensayo de campo en una mina en Finlandia, una bomba que representa la invencion opero de forma consistente con un FVF de hasta 4,0 con un rendimiento estable. La planta observo que el flujo volumetrico que salia de la descarga de la bomba era generalmente menor debido a la eliminacion del aire del material de alimentacion de la espuma a traves de la camara y de la tuberia de ventilacion. Ademas, el ensayo de campo midio un ahorro energetico del 25 % en comparacion con la bomba competidora corriente.
En esta memoria descriptiva, la palabra "comprendiendo" debe entenderse en su sentido "abierto"; es decir, en el sentido de "incluir", y por lo tanto no se limita a su sentido "cerrado"; es decir, el sentido de "consistiendo solo en". Un significado correspondiente se atribuye a las palabras correspondientes "comprender", "comprendido/a" y "comprende" donde aparezcan.
Ademas, la invencion o invenciones se han descrito en relation con lo que actualmente se considera que son las realizaciones mas practicas y preferidas, se debe entender que la invencion no se limita a las realizaciones descritas, sino que, por el contrario, pretende cubrir diversas modificaciones si estan incluidas dentro del alcance de la invencion o invenciones de acuerdo con lo que se reivindica a continuation.

Claims (14)

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    REIVINDICACIONES
    1. Una bomba (10) que comprende una carcasa de bomba (22) que tiene un lado frontal y un lado posterior con una camara de bombeo (38) dentro de la carcasa de bomba (22), una entrada (26) a la camara de bombeo (38), y una salida de descarga (27) desde la camara de bombeo (38), un impulsor (40) montado para girar dentro de la camara de bombeo (38) alrededor de un eje de giro, incluyendo la camara de bombeo (38) una region interior en o cerca del eje de giro y una region exterior alejada del eje de giro, estando la salida de descarga (27) en la region exterior de la camara de bombeo (38), incluyendo el impulsor (40) una cubierta (42) que tiene una cara frontal y una cara posterior con una pluralidad de alabes de bombeo (46) que se extienden desde la cara frontal, incluyendo ademas la bomba (10) una camara de recogida (60) en el lado posterior de la carcasa de bomba (22), estando la camara de recogida (60) en comunicacion fluida con la camara de bombeo (38), incluyendo el impulsor (40) uno o mas pasos (52) que se extienden a traves de la cubierta (42), abriendose un extremo de dichos pasos (52) en la camara de recogida (60) y el otro extremo abriendose en la camara de bombeo (38) a traves de la cara frontal del impulsor (40), y un inductor de flujo (70, 85) que esta dispuesto dentro de la camara de recogida (60), incluyendo el inductor de flujo (70, 85) un elemento inductor montado para girar dentro de la camara de recogida (60) y configurado para generar una componente de flujo axial en una direccion axial con respecto al eje de giro y una componente de flujo turbulento de un fluido dentro de la camara de recogida (60), incluyendo la camara de recogida (60) una salida de ventilacion (62) configurada para la descarga de fluido desde la camara de recogida en la direccion axial y una zona de salida de transferencia (65) en comunicacion fluida con la region exterior de la camara de bombeo (38).
  2. 2. Una bomba de acuerdo con la reivindicacion 1, que incluye un eje de accionamiento (18), el impulsor (40) y el elemento inductor (70, 85) montados operativamente en el eje de accionamiento (18) para girar con el mismo.
  3. 3. Una bomba de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el o cada paso (52) se dispone dentro de la region interior de la camara de bombeo (38).
  4. 4. Una bomba de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la salida de ventilacion (62) esta alejada de la camara de bombeo (38).
  5. 5. Una bomba de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la salida de ventilacion (62) y el o cada conducto de paso (52) son sustancialmente paralelos al eje de giro.
  6. 6. Una bomba de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la camara de recogida (60) incluye un lado frontal abierto (64) orientado hacia el impulsor (40) y la zona de salida de transferencia (65) esta compuesta por un espacio anular entre el lado posterior de la carcasa de bomba (22) y la cara posterior del impulsor (40).
  7. 7. Una bomba de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye ademas alabes auxiliares (66) en la cara posterior de la cubierta (42).
  8. 8. Una bomba de acuerdo con la reivindicacion 6 o la reivindicacion 7, en la que la camara de recogida (60) comprende una pared lateral (68) y una pared posterior (63) alejada del lado frontal abierto (64), estando la salida de ventilacion (62) en la pared posterior (63).
  9. 9. Una bomba de acuerdo con la reivindicacion 8, en la que el lado frontal abierto (64) de la camara de recogida (60) tiene un diametro periferico exterior que es menor que el diametro de la camara de bombeo (38).
  10. 10. Una bomba de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la bomba es una bomba de espuma para bombear fluidos espumosos, en la que el impulsor (40) esta configurado para separar el fluido espumoso en una fraccion mas pesada que se descarga a traves de la salida de descarga (27) y una fraccion mas ligera que entra en la camara de recogida (60) a traves de los pasos (52), donde el inductor (70, 85) separa la fraccion mas ligera en una fraccion mas pesada secundaria que se devuelve a la camara de bombeo (38) a traves de la zona de salida de transferencia (65) y el fluido restante se descarga a traves de la salida de ventilacion (62).
  11. 11. Una bomba de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que hay un canal entre los alabes de bombeo adyacentes (46) teniendo cada canal uno o mas dichos pasos (52) en su interior.
  12. 12. Un metodo de bombeo de un fluido a traves de una bomba (10), pudiendo el fluido separarse en fracciones mas ligeras y mas pesadas, estando la bomba de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, incluyendo el metodo las etapas de:
    (a) alimentar el liquido a la camara de bombeo (38) en la que una primera fraccion mas pesada se descarga a traves de la salida de descarga (27) y una primera fraccion mas ligera migra hacia la region interior de la camara de bombeo (38);
    (b) hacer que la primera fraccion mas ligera entre en la camara de recogida (60) a traves del o de cada paso (52) y despues
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    20
    (c) causar la separation de la primera fraction mas ligera en una segunda fraction mas pesada y una segunda fraction mas ligera en donde la segunda fraccion mas pesada se devuelve a la camara de bombeo (38) a traves de la zona de salida de transferencia (65) y la segunda fraccion mas ligera sale de la camara de recogida (60) a traves de la salida de ventilation (62).
  13. 13. Un metodo de acuerdo con la revindication 12, en el que el fluido bombeado es un fluido espumoso.
  14. 14. Un metodo de bombeo de un fluido espumoso a traves de una bomba (10) con el fin de desgasificar sustancialmente dicho fluido, incluyendo el metodo las etapas de:
    (a) alimentar el liquido a la camara de bombeo (38) de una bomba (10), en donde una fraccion mas pesada se descarga a traves de una salida de descarga (27) de la bomba, y una fraccion mas ligera migra hacia una region interior de la camara de bombeo (38) a traves de pasos (52) que se extienden a traves de un impulsor de bombeo (40) y hacia el interior de una camara de recogida (60);
    (b) causar la separacion de la fraccion mas ligera para liberar sustancialmente el gas de la misma en la camara de recogida (60) mediante el funcionamiento de un inductor de flujo giratorio (70, 85) dispuesto dentro de la camara de recogida (60) y que genera una componente de flujo axial en una direction axial con respecto a un eje de giro del impulsor de bombeo (40) y una componente de remolino de la fraccion mas ligera; y
    (c) descargar dicho gas de liberation a traves de una salida de ventilacion (62) de la camara de recogida (60) en la direccion axial.
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