ES2827700T3 - Conjunto de impulsores especialmente para bombas centrífugas - Google Patents

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Abstract

Un conjunto de impulsores (1; 101), para bombas centrífugas, que comprende: un miembro de disco de menor diámetro (3) y un miembro de disco de mayor diámetro (2) dispuestos coaxial- mente con respecto a un eje de rotación (100) y que están orientados uno hacia el otro para formar un intersticio entre ellos; los citados miembros del disco (3, 2) están conectados por álabes (4) dispuestos radialmente dentro del citado intersticio y están provistos centralmente de medios de sujeción para la sujeción a un árbol de transmisión (22), el cual está configurado para rotar sobre el citado eje de rotación (100); en el que el citado conjunto de impulsores (1; 101) está formado por rodetes contorneados (8; 108) que sobresalen radialmente de la región periférica del citado miembro del disco de menor diámetro (3), los citados rodetes contorneados (8; 108) están dispuestos sustancialmente en los citadas álabes (4), caracterizado en que los citados rodetes contorneados (3) están separados por un número correspondiente de perfiles de arco (9; 109) que corresponden sustancialmente a arcos de una circunferencia, en el que cada uno de el citados perfiles de arco (9; 109) comprende al menos una porción cuya distancia aumenta radialmente con respecto al citado eje de rotación (100).

Description

DESCRIPCIÓN
Conjunto de impulsores especialmente para bombas centrífugas
Campo técnico
La presente invención se refiere a un conjunto de impulsores para bombas centrífugas del tipo que tiene una o más etapas.
Técnica anterior
Como es sabido, los impulsores de las bombas centrífugas generalmente tienen pares de cuerpos en forma de dis­ cos que están orientados unos hacia los otros para formar un intersticio intermedio en el que se disponen un conjun­ to de álabes que conectan los dos discos.
Además, un cubo, o un dispositivo de acoplamiento equivalente, se proporciona centralmente con respecto a cada impulsor y permite fijar el impulsor a un árbol de transmisión que es girado por un medio de motor.
Se hace notar, por ejemplo, el documento US 5605444 A, que muestra un impulsor para una bomba centrífuga que incluye un cubo que tiene una forma sustancialmente similar a un disco con un centro y un borde, simetría circular y provisión para ser accionado rotativamente. Una primera pluralidad de rodetes de bombeo se proyecta sustancial­ mente perpendicularmente desde una primera superficie del cubo y se extiende radialmente hacia afuera desde un emplazamiento cerca del centro del cubo a otro emplazamiento cerca del borde del cubo. Una segunda pluralidad de rodetes de entrada separados y girados también se proyecta sustancialmente perpendicularmente desde la primera superficie del cubo y se extiende radialmente hacia afuera al emplazamiento cerca del centro del cubo desde otro emplazamiento más cercano al centro del cubo. Se puede usar una cubierta frontal que cubra parcial o totalmente la primera y/o la segunda pluralidad de rodetes.
Además, el documento JP S4985602 U se refiere a un impulsor para un soplador que tiene un diseño específico en el que un álabe se proyecta fuera del diámetro exterior de una cubierta lateral formada por dos placas laterales de igual tamaño.
Problema técnico
Aunque los impulsores de la técnica anterior que se han descrito más arriba son ampliamente utilizados, tienen in­ convenientes; entre esos inconvenientes, tal vez el más importante es el debido a la generación de empujes axiales. El impulsor de una bomba centrífuga está sometido de hecho a diferentes presiones que actúan sobre sus dos ca­ ras: una presión inferior a la atmosférica actúa generalmente sobre la cara de aspiración, mientras que una presión sustancialmente igual a la presión de entrega actúa sobre la cara opuesta.
Esto produce un empuje axial que puede llegar a ser considerable, tal como para crear grandes pérdidas en térmi­ nos de eficiencia y sobrecargas que dañan los cojinetes del motor.
Esos problemas se incrementan manifiestamente en el caso de las bombas de múltiples etapas.
En un intento de resolver los problemas vinculados a la generación de empujes axiales, algunos fabricantes de bombas de múltiples etapas disponen la mitad de los impulsores en la dirección opuesta con respecto a los restan­ tes.
Sin embargo, una solución de este tipo crea dificultades considerables cuando se forman los canales de paso inter­ nos.
Otros fabricantes proporcionan por el contrario orificios en el cuerpo del disco en el lado de la entrega, sin embargo, los orificios reducen la eficiencia general de los impulsores.
El objetivo de la invención es resolver los problemas que se han descrito más arriba, proporcionando un conjunto de impulsores, en particular para las bombas centrífugas, que permite reducir los empujes axiales y al mismo tiempo asegurar la máxima eficiencia.
Dentro del alcance de este objetivo, un objeto particular de la invención es proporcionar un conjunto de impulsores que permita resolver los problemas relacionados con la tracción que generalmente se generan en el árbol de trans­ misión.
Otro objeto de la invención es proporcionar un conjunto de impulsores que permita preservar los cojinetes del motor.
Otro objeto de la invención es proporcionar un conjunto de impulsores que pueda fabricarse con un número reducido de componentes y que, por lo tanto, sea ventajoso también desde un punto de vista puramente económico.
Solución al problema
De acuerdo con la presente invención, se proporciona un conjunto de impulsores como se establece en las reivindi­ caciones 1 y 6. En las reivindicaciones dependientes se incluyen otras realizaciones, entre otras cosas.
La presente invención también se relaciona con una bomba centrífuga que comprende un cuerpo sustancialmente hueco que acomoda al menos un conjunto de impulsores del tipo que se ha mencionado más arriba que está fijado a un árbol de transmisión, el cual está configurado para rotar sobre un eje de rotación por medio de un motor.
Breve descripción de los dibujos
Otras características y ventajas adicionales se pondrán mejor de manifiesto a partir de la descripción de las realiza­ ciones preferidas pero no exclusivas de un conjunto de impulsores de acuerdo con la invención, que se ilustran por medio de un ejemplo no limitativo en los dibujos que lo acompañan, en los que
la figura 1 es una vista en sección de una bomba centrífuga de múltiples etapas;
la figura 2 es una vista en perspectiva de un conjunto de impulsores de acuerdo con la invención;
la figura 3 es una vista lateral en sección del conjunto de impulsores de acuerdo con la invención;
la figura 4 es una vista frontal del conjunto de impulsores de acuerdo con la invención;
la figura 5 es una vista en perspectiva de un componente de un conjunto de impulsores de acuerdo con la invención;
la figura 6 es una vista lateral en sección del componente de la figura precedente;
la figura 7 es una vista frontal del componente de las figuras 5 y 6;
la figura 8 es una vista frontal de un componente de un conjunto de impulsores de acuerdo con un aspecto adicional del invención;
la figura 9 es una vista trasera de un conjunto de impulsores que no es parte de la presente invención;
la figura 10 es una vista en sección del conjunto de impulsores de la figura 9.
Descripción de las realizaciones
Con referencia a las figuras 1 a 7, un conjunto de impulsores, para bombas centrífugas, se designa globalmente con el número de referencia 1.
El ejemplo ilustrado aquí se refiere al caso en el que el conjunto de impulsores 1 está relacionado con una bomba centrífuga de múltiples etapas; sin embargo, es evidente para el experto en la materia que el conjunto de impulsores de acuerdo con la presente invención también puede ser montado en bombas de un tipo diferente.
La bomba centrífuga de múltiples etapas, que se muestra en la figura 1, está constituida por un cuerpo sustancial­ mente hueco 21 que aloja un juego de conjuntos de impulsores 1 provistos de acuerdo con la presente invención; los conjuntos de impulsores 1 están fijados coaxialmente a un árbol de transmisión 22 que es girado por medio de un motor 23.
El conjunto de impulsores 1 comprende un miembro de disco de mayor diámetro 2, relacionado con la admisión, y un miembro de disco de menor diámetro 3, relacionado con la entrega.
Los dos miembros del disco 2 y 3 son coaxiales a un eje de rotación 100 y están orientados uno hacia el otro para formar un intersticio entre ellos sustancialmente cilíndrico.
Los álabes 4 están dispuestos en el intersticio y conectan rígidamente el miembro del disco de mayor diámetro 2 con el miembro del disco de menor diámetro 3.
Los álabes 4 están distribuidos angularmente alrededor del eje de rotación 100 y se extienden desde el centro hacia la región periférica de los dos miembros del disco 2 y 3, sin sobresalir del miembro del disco de mayor diámetro.
En la realización ilustrada, por ejemplo, los álabes 4 están curvados para formar conductos divergentes que se dis­ ponen radialmente.
Ventajosamente, los dos miembros de disco 2 y 3 están provistos de un medio de sujeción para fijarlos al árbol de transmisión 22, que se muestra en la figura 1, que puede rotar alrededor del eje de rotación 100.
En el caso específico, el medio de sujeción comprende un cubo 5 que está dispuesto en el centro del miembro del disco de menor diámetro 3.
El cubo 5 está concebido para que pueda ser asociado mecánicamente con el árbol de transmisión 22.
El medio de sujeción también tiene un orificio pasante 6 que está formado centralmente con respecto al miembro 2 del disco de mayor diámetro.
El orificio pasante 6 tiene una sección transversal mayor que el árbol de transmisión 22 y se combina con un collarín 7 que sobresale del miembro de disco de mayor diámetro 2.
En la práctica, cuando el conjunto de impulsores 1 se monta en el árbol de transmisión 22, el collarín 7 rodea el árbol 22, proporcionando una abertura anular que constituye la entrada del impulsor.
De acuerdo con la presente invención, el conjunto de impulsores 1 comprende los rodetes contorneados 8, que sobresalen radialmente de la región periférica del miembro de disco de menor diámetro 3, sustancialmente en los álabes 4.
Se debe hacer notar que el perfil de los rodetes contorneados 8 está concebido para reducir los empujes axiales. En la realización que se muestra en las figuras 2 a 7, los rodetes contorneados 8 son sustancialmente trapezoidales y se extienden dentro de una región anular incluida entre las circunferencias cuyos diámetros coinciden respectiva­ mente con los de los dos miembros de disco 2 y 3.
Los rodetes contorneados 8, que están distribuidos angularmente alrededor del eje de rotación 100, están separados por un número correspondiente de perfiles de arco 9.
Con referencia particular a las figuras 2 a 7, los perfiles de arco 9 corresponden sustancialmente a partes de una circunferencia que es concéntrica con respecto al eje de rotación 100.
Convenientemente, el extremo periférico de los álabes 4 está contorneado para poder combinar los rodetes contor­ neados 8 con el miembro del disco de mayor diámetro 2.
El conjunto de impulsores 1 puede fabricarse por medio de diversas técnicas, utilizando materiales metálicos tales como, por ejemplo, acero, acero inoxidable, acero fundido, hierro fundido, latón y otros similares, u otros materiales que tengan las características tecnológicas necesarias, como por ejemplo algunos tecno-polímeros.
La figura 8 ilustra una realización de la invención, y las figuras 9 y 10 ilustran un ejemplo que no forma parte de la presente invención, en el que el conjunto de impulsores se designa respectivamente con los números de referencia 101 y 201, y tiene perfiles de arco, respectivamente 109 y 209, provistos de porciones más o menos grandes con una distancia que aumenta radialmente con respecto al eje de rotación 100.
La forma de los perfiles de arco 109 y 209 en la práctica también condiciona la forma de rodetes contorneados, de­ signados respectivamente por los números 108 y 208, que pueden llegar a ser mucho más curvilíneos que en el caso anterior, hasta el punto de combinarse sin discontinuidades con los perfiles de arco 109 y 209.
En las realizaciones que se muestran en las figuras 8 a 10, los elementos que corresponden a los elementos que ya se han descrito con referencia a la representación que se muestra en las figuras 2 a 7 han sido designados por los mismos números de referencia.
La bomba centrífuga de múltiples etapas, que se muestra en la figura 1, puede incluir una pluralidad de conjuntos de impulsores 101, o puede incluir una pluralidad de conjuntos de impulsores 201, en lugar de los conjuntos de impulso­ res 1.
En lo que se refiere al funcionamiento del conjunto de impulsores de acuerdo con la invención, las pruebas experi­ mentales y el análisis cuidadoso de los resultados han permitido observar que la presencia de los rodetes contor­ neados 8, 108 o 208 en el miembro del disco de menor diámetro 3 conlleva una mejor eficacia fluido - dinámica y una buena altura manométrica para una reducción igual de los empujes axiales.
En la práctica se ha comprobado que el conjunto de impulsores para las bombas centrífugas de acuerdo con el in­ vención, alcanza plenamente el objetivo previsto, reduciendo considerablemente los empujes axiales y asegurando al mismo tiempo la máxima eficacia y altura manométrica.
Eliminando las áreas sometidas a mayor presión en el miembro del disco de menor diámetro, o formando los rodetes contorneados, es de hecho posible reducir las fuerzas que genera el empuje axial.
Además, puesto que los rodetes contorneados son en la práctica partes integrales del miembro del disco de menor diámetro, que se extienden en los álabes que tienen una forma trapezoidal o similar, la altura manométrica y la eficiencia no se reducen.
El conjunto de impulsores de acuerdo con la presente invención resuelve, por lo tanto, los problemas relacionados con la tracción que se suele generar en el árbol de transmisión de las bombas centrífugas de una o más etapas. Esto permite, por ejemplo, evitar el daño de los cojinetes del motor.
En la práctica, los materiales utilizados, siempre que sean compatibles con el uso específico, así como las formas y dimensiones contingentes, pueden ser cualesquiera de acuerdo con los requisitos y el estado de la técnica.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un conjunto de impulsores (1; 101), para bombas centrífugas, que comprende:
un miembro de disco de menor diámetro (3) y un miembro de disco de mayor diámetro (2) dispuestos coaxial­ mente con respecto a un eje de rotación (100) y que están orientados uno hacia el otro para formar un intersticio entre ellos;
los citados miembros del disco (3, 2) están conectados por álabes (4) dispuestos radialmente dentro del citado intersticio y están provistos centralmente de medios de sujeción para la sujeción a un árbol de transmisión (22), el cual está configurado para rotar sobre el citado eje de rotación (100);
en el que
el citado conjunto de impulsores (1; 101) está formado por rodetes contorneados (8; 108) que sobresalen ra­ dialmente de la región periférica del citado miembro del disco de menor diámetro (3),
los citados rodetes contorneados (8; 108) están dispuestos sustancialmente en los citadas álabes (4), caracteri­ zado en que
los citados rodetes contorneados (3) están separados por un número correspondiente de perfiles de arco (9; 109) que corresponden sustancialmente a arcos de una circunferencia, en el que cada uno de el citados perfiles de arco (9; 109) comprende al menos una porción cuya distancia aumenta radialmente con respecto al citado eje de rotación (100).
2. El conjunto de impulsores (1; 101) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que los citados rodetes contorneados (8; 108) se extienden dentro de una región anular que está comprendida entre circunferencias cu­ yos diámetros coinciden sustancialmente con los diámetros de los citados miembros del disco (3, 2).
3. El conjunto de impulsores (1; 101) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que los álabes (4) se extienden hacia la región periférica de los citados miembros del disco (3, 2) sin sobresalir del citado miembro del disco de mayor diámetro (2).
4. El conjunto de impulsores (1; 101) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que el extremo periférico de los citados álabes (4) está contorneado de manera que combinen los citados rodetes contorneados (8; 108) con el citado miembro de disco de mayor diámetro (2).
5. El conjunto de impulsores (1; 101) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que el citado medio de sujeción comprende un cubo (5) asociado con el citado árbol de transmisión (22) y un orificio pasante que tiene un diámetro que es más grande que el diámetro del citado árbol de transmisión (22); el citado cubo (5) y el cita­ do orificio pasante están provistos respectivamente en el citado miembro de disco de diámetro más pequeño (3) y en el citado miembro de disco de diámetro más grande (2), coaxialmente al citado eje de rotación (100).
6. Un conjunto de impulsores (1; 101), para bombas centrífugas, que comprende:
un miembro de disco de menor diámetro (3) y un miembro de disco de mayor diámetro (2) dispuestos coaxial­ mente a un eje de rotación (100) y orientados uno hacia el otro para formar un intersticio;
los citados miembros del disco (3, 2) está conectados por álabes (4) dispuestos radialmente dentro del citado in­ tersticio y está provistos centralmente de medios de sujeción para fijarse a un árbol de transmisión (22), el cual está configurado para rotar sobre el citado eje de rotación (100);
en el que el citado conjunto de impulsores (1; 101) comprende los rodetes contorneados (8; 108) que sobresa­ len radialmente de la región periférica del miembro del disco de diámetro más pequeño (3), los citados rodetes contorneados (8; 108) están dispuestos sustancialmente en los rodetes el citados álabes (4), caracterizado en que los citados rodetes contorneados (8; 108) tienen una forma sustancialmente trapezoidal.
7. El conjunto de impulsores (1; 101) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado en que los citados rodetes contorneados (8; 108) se extienden dentro de una región anular que está comprendida entre circunferencias cu­ yos diámetros coinciden sustancialmente con los diámetros de los citados miembros de disco (3, 2).
8. El conjunto de impulsores (1; 101) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado en que los citados álabes (4) se extienden hacia la región periférica de los citados miembros del disco (3, 2) sin sobresalir del citado miembro del disco de mayor diámetro (2).
9. El conjunto de impulsores (1; 101) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado en que el extremo periférico de los citados rodetes (4) está contorneado con el fin de combinar los citados rodetes contorneados (8; 108) con el citado miembro del disco de mayor diámetro (2).
10. El conjunto de impulsores (1; 101) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado en que el citado medio de sujeción comprende un cubo (5) asociado con el citado árbol de transmisión (22) y un orificio pasante que tiene un diámetro que es más grande que el diámetro del citado árbol de transmisión (22); el citado cubo (5) y el cita­ do orificio pasante están provistos respectivamente en el citado miembro de disco de diámetro más pequeño (3) y en el citado miembro de disco de diámetro más grande (2), coaxialmente al citado eje de rotación (100).
11. Una bomba centrífuga que comprende un cuerpo sustancialmente hueco (21) que aloja al menos un conjunto de impulsores (1; 101) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que está sujeto a un árbol de transmisión (22) de la bomba centrífuga, que está configurado para rotar alrededor de un eje de rotación (100) por medio de un medio de motor.
12. La bomba centrífuga de la reivindicación 11, caracterizada en que la bomba centrífuga es una bomba centrífuga de múltiples etapas que incluye una pluralidad de los citados conjuntos de impulsores.
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