ES2916804T3 - Bomba centrífuga de velocidad específica baja de alta eficiencia - Google Patents

Abstract

Se describe una bomba centrífuga, que comprende: una carcasa 3; un eje rotativo 9 dispuesto para la rotación en la carcasa; Una pluralidad de las etapas de la bomba 15, 17, cada etapa de la bomba que comprende un impulsor 15 asegurado en dicho eje giratorio 9 y está dispuesto para la rotación en una cámara del impulsor respectivo formada en la carcasa 3. La bomba comprende además una pluralidad de miembros de sellado para reducir la fuga entre un componente rotativo y un componente estacionario respectivo. Al menos uno de los miembros de sellado 27,29 comprende una disposición de los miembros de la placa que cumplen con la relación orientada en los extremos de la raíz con el componente estacionario respectivo y forman un anillo de sellado entre el componente estacionario y el componente rotativo respectivo. Además, al menos algunas etapas de la bomba tienen una velocidad específica de 25 o menos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Bomba centrífuga de velocidad específica baja de alta eficiencia

Campo de la invención

La presente descripción se refiere a mejoras en bombas centrífugas multietapa. Más específicamente, la presente descripción se refiere a mejoras destinadas a aumentar la eficiencia de bombas centrífugas que tengan una velocidad específica baja.

Descripción de la técnica relacionada

Las bombas centrífugas multietapa se utilizan ampliamente para aumentar la presión de líquidos. Una bomba centrífuga multietapa comprende normalmente una carcasa y un eje dispuesto para su rotación en la carcasa. Una pluralidad de rodetes está enchavetada en el eje y alojada de forma giratoria en cámaras respectivas formadas en la carcasa de la bomba.

Se ajustan unos anillos y casquillos de sellado interetapa en la carcasa y actúan conjuntamente con los respectivos rodetes para sellar cada lado de cada rodete, evitando por lo tanto que el líquido presurizado suministrado en la salida de un rodete retroceda hacia la etapa corriente arriba. La eficiencia de los anillos de sellado y de los casquillos de sellado influyen en gran medida en la eficiencia general de la bomba.

En términos generales, dada una cierta diferencia de presión a través de la bomba, entre la entrada de la bomba y la salida de la bomba, un mayor número de etapas da lugar a un sellado interetapa más eficiente, dado que hay una menor caída de presión en cada anillo de sellado o casquillo de sellado. Esto da lugar a una mayor eficiencia de la bomba. Y al contrario, especialmente en los casos de bombas centrífugas multietapa de alta presión, la reducción del número total de etapas lleva a una mayor caída de presión a través de los sellos interetapa y, por lo tanto, a mayores fugas de líquido.

La caída en la eficiencia general de la bomba es especialmente relevante en el caso de etapas de baja velocidad específica, es decir, en las etapas de bomba o bombas multietapa diseñadas para procesar velocidades de flujo reducidas con mucha presión, es decir, gran diferencia entre la presión de salida y la presión de entrada.

Se han sugerido sellos de cepillo en bombas centrífugas en aplicaciones donde el fluido procesado contiene partículas sólidas o es un fluido multifásico. Sin embargo, los sellos de cepillo tienen una eficiencia de sellado limitada y tienen una capacidad de caída de presión limitada.

Además, JP-2003 021096 A describe una bomba centrífuga de baja pérdida que puede reducir la pérdida por abrasión en disco y, por lo tanto, puede suprimir el aumento de la temperatura del fluido a una velocidad de flujo baja correspondiente a una velocidad específica de aproximadamente 100 (SI). Para ello, este documento demuestra la provisión de discos flotantes que giran sin contacto entre una envoltura del rodete y una carcasa a la mitad de una velocidad rotacional del rodete donde la pérdida por fricción se reduce a la mitad.

Además, US-2008/0272553 A1 describe una turbina que tiene un sello de eje que incluye una pluralidad de elementos de placa amoldables fijados a uno de un armazón estático y un eje giratorio en su raíz en una relación enfrentada. Además, US-2011/0135454 A1 describe una unidad de junta de laminillas para su uso con compresores, bombas o turbinas de vapor que incluye una pluralidad de elementos de junta de laminillas escalonados y un elemento polimérico dispuesto en un lado de alta presión de la junta de laminillas en contacto amoldable con la junta de laminillas.

Además, DE-10 2006 028 806 A1 describe un junta de hueco para una bomba rotodinámica. La junta de hueco comprende un elemento montado en el bastidor de la bomba y que tiene una pluralidad de recesos orientados hacia el hueco.

DE-9001229U describe otra bomba centrífuga de técnica anterior.

Sigue existiendo la necesidad de disposiciones de sellado intracelular más eficientes, especialmente en etapas de velocidad específica baja de bombas centrífugas multietapa.

Sumario de la invención

La descripción se refiere a una disposición de sellado mejorada capaz de aumentar la eficiencia de una bomba centrífuga multietapa que comprende una carcasa, un eje giratorio dispuesto para su rotación en dicha carcasa y una pluralidad de etapas de bomba. Cada etapa de la bomba comprende un rodete asegurado en el eje giratorio y dispuesto para su rotación en una cámara de rodete respectiva. Se proporciona además una pluralidad de elementos de sellado para reducir la fuga entre un componente giratorio y un componente estacionario respectivo de la bomba. Al menos una de las etapas de la bomba comprende un elemento de sellado del lado de entrada dispuesto y configurado para accionarse conjuntamente con un ojo de rodete y que comprende una disposición de placas amoldables o elementos de placa amoldables acoplados, en una relación enfrentada en los extremos de la raíz, al componente estacionario respectivo y que forma un anillo de sellado entre el componente estacionario y el componente giratorio respectivo, y un elemento de sellado de salida dispuesto y configurado para accionarse conjuntamente con un cubo de rodete y que comprende una disposición de elementos de placa amoldables. Una o más de las etapas de la bomba están configuradas para tener una velocidad específica definida como

Ns = (w q1/2)/(h3/4)

igual o menor que 25, donde

w es una velocidad rotacional del eje de la bomba expresada en rpm

q es una velocidad de flujo a través de la etapa expresada en m3/s en el punto de eficiencia máxima (PEM)

h es un aumento de la presión a través de la etapa expresada en m.

En algunas realizaciones, cada etapa de la bomba está configurada para tener una velocidad específica baja, no superior a 25. En otras realizaciones, la bomba puede comprender N etapas y las N-1 etapas están configuradas para tener una velocidad específica igual o menor que 25. La primera etapa, es decir, la más cercana a la entrada de la bomba o al lado de aspiración puede ser distinta de las etapas restantes y configurarse para tener una velocidad específica superior a 25.

En algunas realizaciones, la velocidad específica de una o más, y preferiblemente todas excepto una, o todas, las etapas de la bomba multietapa puede ser igual o menor que 23, preferiblemente igual o menor que 22 y aún más preferiblemente igual o menor que 20, por ejemplo igual o menor que 15.

En algunas realizaciones, cada etapa de la bomba comprende un elemento de sellado del lado de entrada y un elemento de sellado del lado de salida. Al menos el elemento de sellado del lado de entrada de al menos una, algunas o todas las etapas comprenden elementos de placa amoldables dispuestos en una relación enfrentada como se ha descrito anteriormente. En particular, al menos el elemento de sellado de la entrada está comprendido de elementos de placa amoldables. El elemento de sellado del lado de entrada está dispuesto para actuar conjuntamente con un ojo de rodete del rodete respectivo. El elemento de sellado del lado de salida está dispuesto para actuar conjuntamente con un cubo de rodete del rodete respectivo. En otras realizaciones, algunos o todos los elementos de sellado del lado de salida de las etapas de la bomba comprenden elementos de placa amoldables.

En otras realizaciones, se utilizan varios elementos de sellado que comprenden elementos de placa amoldables entre una parte fija o componente de la carcasa y una parte del eje giratorio o una parte de un componente tal como un casquillo o similar que gira íntegramente con el eje giratorio.

Los elementos de sellado adicionales formados por elementos de placa amoldables pueden proporcionarse entre una etapa más externa de la bomba y un extremo del eje que contiene los sellos mecánicos que aíslan la bomba de la atmósfera.

En algunas realizaciones, la bomba puede estar provista de un tambor de compensación. Pueden proporcionarse uno o más elementos de sellado que actúen conjuntamente con el tambor de compensación. Uno o más de dichos elementos de sellado pueden comprender o estar formados por elementos de placa amoldables.

Los elementos de placa amoldables tienen, de forma ventajosa, una configuración plana con una sección transversal que tiene una primera dimensión en dirección axial y una segunda dimensión en dirección tangencial (espesor de la placa), siendo la primera dimensión mayor que la segunda dimensión, es decir, las placas amoldables tienen un ancho en la dirección axial mucho mayor que su espesor. Por ejemplo, la dimensión axial es al menos 10 veces la dimensión tangencial. La sección transversal estrecha de la placa amoldable proporciona deformabilidad por flexión en la dirección tangencial y rigidez en la dirección axial.

Las disposiciones de sellado de placas amoldables son conocidas per se. Su aplicación en turbinas es conocida. Sin embargo, no se han previsto elementos de placa amoldables para turbobombas. Los elementos de sellado de placa amoldables se caracterizan por un flujo de fuga total, que es la combinación de la fuga entre los extremos de la punta de los elementos de placa amoldables y el componente giratorio y de la fuga entre elementos de placa amoldables adyacentes. La primera contribución es proporcional al diámetro de sellado y la segunda contribución es proporcional a la altura del sello y al diámetro del eje. En disposiciones de sellado de turbobombas la relación entre la altura del sello y el diámetro de sellado es de 4-5 veces mayor que en turbinas. Las disposiciones de sellado de placas amoldables en bombas darían lugar por lo tanto a flujos de fuga inaceptables. Sorprendentemente, se ha descubierto ahora que la combinación de disposiciones de sellado de placas amoldables y etapas de velocidad específica baja da lugar a una eficiencia de sellado sorprendentemente mejorada, y por ello a una mayor eficiencia de la bomba. De forma alternativa, para una presión diferencial total dada puede lograrse la misma eficiencia que en bombas conocidas con un número reducido de etapas.

Unas disposiciones especialmente ventajosas proporcionan un sello laberíntico que comprende elementos de placa amoldables con una o más hendiduras que se extienden desde el extremo de la raíz más alejado radialmente hacia una localización intermedia a lo largo de la altura de la placa. Uno o más anillos fijos restringidos a la parte estacionaria de la disposición de sellado se extienden radialmente hacia dentro en las hendiduras de los elementos de placa amoldables formando un laberinto, lo que aumenta la eficiencia de la disposición de sellado.

Las características y realizaciones se desvelan a continuación y se explican además en las reivindicaciones adjuntas, que forman parte integrante de la presente descripción. La breve descripción anterior explica características de las diversas realizaciones de la presente invención con el fin de que la siguiente descripción detallada pueda entenderse mejor y de que las presentes contribuciones a la técnica puedan apreciarse mejor. Evidentemente, hay otras características de la invención que se describirán a continuación y que se explicarán en las reivindicaciones adjuntas. En este sentido, antes de explicar diversas realizaciones de la invención en detalle, se entiende que las diversas realizaciones de la invención no se limitan en su aplicación a los detalles de la construcción y a las disposiciones de los componentes explicados en la siguiente descripción o ilustrados en los dibujos. La invención es susceptible de otras realizaciones y de practicarse y llevarse a cabo de diversas maneras. Además, se entenderá que la fraseología y terminología empleadas en este documento tienen fines descriptivos y no se interpretarán como limitativas.

Como tal, los expertos en la técnica apreciarán que la concepción en la que se basa la descripción puede utilizarse fácilmente como base para diseñar otras estructuras, métodos y/o sistemas para llevar a cabo los diversos propósitos de la presente invención, cuyo ámbito es definido por las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

Una apreciación más completa de las realizaciones desveladas de la invención y muchas de sus ventajas relacionadas se obtendrá fácilmente a medida que la misma se entienda mejor por referencia a la siguiente descripción detallada al considerarse en relación con los dibujos adjuntos, en donde:

la Fig. 1 ilustra una sección esquemática de una bomba multietapa de velocidad específica baja;

la Fig. 2 ilustra una ampliación de una etapa de la bomba de la Fig. 1;

la Fig. 3 ilustra una vista en sección de un sello de placa amoldable; y

la Fig. 4 ilustra una vista esquemática de una disposición de sellado de placa amoldable.

Descripción detallada de realizaciones de la invención

La siguiente descripción detallada de las realizaciones ilustrativas se refiere a los dibujos adjuntos. Los mismos números de referencia en diferentes dibujos identifican elementos idénticos o similares. De manera adicional, los dibujos no están necesariamente dibujados a escala. Además, la siguiente descripción detallada no limita la invención. En lugar de ello, el alcance de la invención queda definido por las reivindicaciones adjuntas.

En la memoria descriptiva, las referencias a “una realización” o “algunas realizaciones” significan que un elemento, estructura o característica particular descrito en relación con una realización está incluido en al menos una realización del objeto descrito. Por lo tanto, la utilización de la expresión “en una realización” o “en algunas realizaciones” en varias partes de la memoria descriptiva no se refiere necesariamente a la misma realización o realizaciones. Además, los elementos, estructuras o características particulares pueden combinarse de cualquier forma adecuada en una o más realizaciones.

La descripción que sigue y los dibujos adjuntos se refieren específicamente a una realización ilustrativa de una denominada bomba entre cojinetes con una disposición “back-to-back” . Sin embargo, el uso de características de la presente descripción no se limita a este tipo de bombas. Estas características pueden extenderse fácilmente, por ejemplo, a bombas multietapa con configuración de rotor en línea y un tambor de compensación. Algunas de las ventajas del objeto descrito en la presente memoria pueden obtenerse también en una bomba centrífuga de una sola etapa, es decir, una bomba que tiene un único rodete. Sin embargo, este tipo de bomba no está dentro del ámbito de la presente invención.

La Fig. 1 ilustra una sección longitudinal según un plano vertical de una bomba centrífuga multietapa 1. La bomba centrífuga 1 tiene una carcasa indicada generalmente con 3 que comprende un tambor 5 y una cubierta 7. La carcasa 3 aloja un eje 9 accionado soportado por cojinetes 11, 13 de extremo. Una pluralidad de rodetes 15 están conectados de forma torsional al eje 9 y gira con el mismo. Cada rodete 15 puede alojarse en una cámara 17 que tiene una entrada axial y una salida radial 21 (véase en particular la Fig. 2). De una forma conocida per se, las cámaras 17 están conectadas en serie. Cada rodete 15 y la cámara 17 respectiva forman una etapa de la bomba.

En la realización ilustrativa ilustrada en la Fig. 1, la bomba centrífuga 1 es una denominada bomba “back-to-back” , con un colector 23A de aspiración y un colector 23B de suministro o descarga. Los rodetes 15 se dividen en dos series de rodetes dispuestos de forma opuesta, indicados como 15X y 15Y respectivamente, dispuestos en una configuración “back-toback” . El flujo de entrada a través del colector 23A de aspiración se procesa secuencialmente en un primer rodete 16 de entrada, en la primera serie de rodetes 15X, posteriormente en la segunda serie de rodetes 15Y y finalmente se suministra a través del colector 23B de descarga. Se proporciona una canalización de fluido que conecta los dos conjuntos de rodetes entre el tambor 5 externo y una parte 4 de la carcasa interna, en donde se forman las cámaras 17. La parte 4 interior de la carcasa puede estar formada por dos mitades conectadas entre sí a lo largo de un plano paralelo a la sección de la Fig. 1.

En la realización ilustrativa ilustrada en las Figs. 1 y 2, cada rodete 15 comprende un cubo 15H de rodete y una envoltura 15S de rodete entre los que hay dispuesta una pluralidad de palas 15B. Para cada etapa puede proporcionarse un elemento de sellado del lado de entrada y un elemento de sellado del lado de salida. Más específicamente, entre la envoltura 15S de rodete y la carcasa hay dispuesto un anillo 27 de sellado intercelular en el lado de entrada de la etapa y forma un elemento de sellado en el lado de entrada de la etapa de la bomba. El anillo 27 de sellado intercelular se dispone entre una parte estacionaria de la carcasa de la bomba y un ojo 15E de rodete formado por la envoltura 15S de rodete y que actúa conjuntamente con dicho ojo 15E de rodete. De forma similar, hay dispuesto un casquillo 29 de sellado intercelular en el lado de salida de la etapa, entre la carcasa 3 y el cubo 15H del rodete 15. El casquillo 29 de sellado forma un elemento de sellado del lado de salida de la etapa de la bomba.

Los anillos de sellado y los casquillos de sellado, aquí también designados colectivamente “elementos de sellado” , evitan que el líquido presurizado que sale del rodete vuelva hacia la entrada de la etapa, así como que el líquido en la entrada de la etapa posterior entre en la etapa anterior desde la parte posterior del rodete 15.

En algunas realizaciones se proporcionan disposiciones de sellado adicionales en varias posiciones axiales a lo largo del eje 9 de la bomba centrífuga 1. En la Fig. 1, los elementos radiales de sellado del eje se muestran en 31 y 35, cerca de los cojinetes 11, 13 del eje 9. Un elemento 33 radial intermedio adicional de sellado del eje puede estar dispuesto en una posición intermedia del eje 9, entre el eje y la carcasa 3 fija, separando los dos conjuntos de rodetes 15X y 15Y dispuestos de forma “ back-to-back” .

Más específicamente, el elemento 31 de sellado del eje está dispuesto entre una parte terminal 9A del eje y el rodete más exterior del grupo 15X de rodetes. El elemento 35 de sellado del eje está dispuesto entre la parte terminal opuesta 9B del eje y el rodete más externo del grupo de rodetes 15Y. Puede proporcionarse una etapa de bomba auxiliar con un rodete dual 16 entre el elemento 35 de sellado del eje y la parte terminal 9B del eje. Las partes terminales 9A, 9B del eje están soportadas en los cojinetes 11, 13 de extremo, respectivamente. Pueden proporcionarse además unos elementos 12 y 14 de sellado mecánico externos entre cada cojinete 11, 13 y los elementos 31 y 33 de sellado del eje, respectivamente.

Según la invención, al menos una etapa de la bomba comprende un elemento 27 de sellado del lado de entrada y un elemento 29 de sellado del lado de salida que están diseñados como una disposición de elementos de placa amoldables acoplados, en una relación enfrentada en los extremos de la raíz, a un componente estacionario respectivo y formando un anillo de sellado entre dicho componente estacionario y el componente giratorio respectivo. En algunas realizaciones, solo uno, algunos o todos los elementos 31, 33, 35 de sellado del eje, dispuestos en el eje 9 giratorio, están diseñados como disposiciones de sellado de placa amoldables. En otras realizaciones adicionales, todos los elementos 27, 29, 31, 33 y 35 de sellado están diseñados como elementos de sellado de placa amoldables.

Las Figs. 3 y 4 ilustran una sección longitudinal a lo largo de un plano que contiene el eje de rotación de la bomba centrífuga 1 y una vista en perspectiva de una disposición ilustrativa de elementos de placa amoldables que forman un elemento de sellado. A modo de ejemplo únicamente, las Figs. 3 y 4 ilustran uno de los anillos 27 de sellado proporcionados alrededor del ojo de rodete de los rodetes 15.

En la realización ilustrativa ilustrada en las Figs. 3 y 4, el elemento 27 de sellado comprende un bastidor 37 que se conecta de forma fija a la carcasa 3 de la bomba. En algunas realizaciones, el bastidor 37 puede comprender un anillo trasero 39 y un anillo frontal 41. En otras realizaciones, no mostradas, puede omitirse el anillo trasero 39 y/o el anillo frontal 41. En la representación esquemática de las Figs. 3 y 4, el anillo frontal 41 y el anillo trasero 39 están formados como parte integrante del bastidor 37. En otras realizaciones, por ejemplo, el anillo frontal puede mecanizarse en la carcasa 3. Entre el anillo trasero y el anillo frontal se proporciona una pared anular intermedia 42. El bastidor 37 forma un componente estacionario de la disposición de sellado.

En el bastidor 37 se disponen elementos 43 de placa amoldables. Como se muestra mejor en la Fig. 4, cada elemento 43 de placa amoldable tiene un extremo de raíz o raíz 43R y un extremo de punta o punta 43T, siendo el extremo de raíz 43R el borde más alejado radialmente del elemento de placa amoldable y siendo la punta el borde más interno radialmente del elemento de placa amoldable. Los elementos 43 de placa amoldables están asegurados en sus extremos 43R de raíz al bastidor 37. En la realización ilustrativa mostrada en la Fig. 4, los extremos de raíz de los elementos 43 de placa amoldables están asegurados a la pared anular intermedia 42. Los elementos 43 de placa amoldables se extienden radialmente hacia dentro hacia el eje de rotación A-A del eje 9 y sus extremos 43T de punta están dispuestos cerca del, o en contacto con el componente giratorio respectivo, en el ejemplo ilustrado en las Figs. 3 y 4 el ojo 15E de rodete del rodete 15 respectivo. Los elementos 43 de placa amoldables se disponen en una relación enfrentada, es decir, cara a cara, e inclinados con respecto a la dirección radial, para permitir la rotación del eje 9 en la dirección giratoria fR (Fig. 4).

Los expertos en la técnica entenderán que puede utilizarse una disposición similar de elementos de placa amoldables también para el elemento 29 de sellado y/o para las disposiciones 31, 33, 35 de sellado intermedio y de extremo. Los elementos 31, 33 y 35 de sellado pueden comprender elementos de placa amoldables que tengan bordes orientados radialmente hacia dentro que actúen conjuntamente directamente con la superficie exterior del eje 9. En otras realizaciones, como se muestra en la Fig. 1, los elementos 31, 33, 35 de sellado comprenden casquillos 31A, 33A, 35A que están enchavetados en el eje 9 y giran con el mismo. Los elementos de placa amoldables actúan conjuntamente con la superficie cilíndrica exterior de los casquillos 31 A, 33A, 35A.

En algunas realizaciones, cada elemento de placa amoldable tiene una forma generalmente laminar. Cada elemento de placa amoldable puede tener una sección transversal sustancialmente rectangular con una dimensión en la dirección axial que es mucho mayor que la dimensión en la dirección tangencial. Los elementos de placa amoldables son, por lo tanto, axialmente rígidos, pero tienen una flexibilidad de doblado en la dirección tangencial.

En algunas realizaciones, cada elemento 43 de placa amoldable comprende al menos una hendidura que se extiende del extremo 43R de raíz del elemento 43 de placa amoldable a una posición intermedia a lo largo de la extensión radial del elemento de placa amoldable. En la realización ilustrativa ilustrada en las Figs. 3 y 4, cada elemento 43 de placa amoldable comprende tres hendiduras 45A, 45B, 45C. Las hendiduras son preferiblemente rectilíneas y se extienden en una dirección radial. En la realización ilustrativa, la hendidura central 45B es más larga que las hendiduras laterales 45A, 45C. Los elementos 43 de placa amoldables se disponen de forma que las hendiduras 45A, 45B, 45C estén alineadas. Esta disposición forma tres ranuras anulares que se extienden alrededor de la disposición de sellado formada por los elementos 43 de placa amoldables. Unos anillos 47A, 47B, 47C correspondientes asegurados al bastidor 37 se extienden radialmente en las ranuras respectivas formadas por las hendiduras 45a , 45B, 45C alineadas de los elementos de placa amoldables. En la realización ilustrativa mostrada en la Fig. 4, los anillos 47A, 47B y 47C se extienden desde la pared anular intermedia 42 del bastidor 37.

Como se muestra a modo de ejemplo en los dibujos adjuntos, los anillos 47A, 47B y 47C así como las ranuras anulares formadas por las hendiduras 45A, 45B, 45C en los elementos 43 de placa amoldables enfrentados pueden tener longitudes radiales variables. También pueden tener una anchura axial variable. Aunque en la realización ilustrada en las Figs. 3 y 4 se proporcionan tres hendiduras 45A, 45B, 45C en cada elemento 43 de placa amoldable, puede proporcionarse un número distinto de hendiduras y, en consecuencia, un número distinto de anillos 47A, 47B, 47C basándose, por ejemplo, en consideraciones de diseño. En otras realizaciones menos ventajosas, no se proporcionan anillos ni ranuras. En ese caso, los elementos de placa amoldables serán sólidos en lugar de ranurados como se representa en las figuras. Sin embargo, esta realización simplificada proporciona un efecto de sellado menos eficiente, como se explicará más adelante.

La forma de las hendiduras y la forma de la sección transversal de los anillos puede ser rectangular, como se muestra en la realización ilustrativa, aunque también pueden utilizarse otras formas. Por ejemplo, las hendiduras y los anillos anulares pueden tener una sección transversal en forma de V o en forma de U.

De forma adicional, puede también ser rectangular el perímetro externo de los elementos 43 de placa amoldables, como se ilustra, o tener una forma distinta, por ejemplo en forma de T, trapezoidal o similar, por ejemplo con un ancho creciente desde el extremo de raíz hasta la punta, o viceversa.

La sección transversal estrecha de cada elemento 43 de placa amoldable proporciona rigidez axial y flexibilidad de doblado en la dirección tangencial, como se ha indicado anteriormente. El elemento de sellado formado por los elementos 43 de placa amoldables dispuestos de forma anular proporciona una funcionalidad de sellado eficiente también en el caso de grandes diferencias de presión entre los lados trasero y frontal del elemento de sellado, es decir, en el caso de grandes valores de presión, gracias a la rigidez axial proporcionada por la forma sustancialmente plana de los elementos 43 de placa amoldables. Gracias a la rigidez de los elementos 43 de placa amoldables en la dirección axial, incluso en el caso de una presión diferencial elevada a través de la etapa de la bomba, la deformación de la disposición de sellado en la dirección axial será insignificante, conservando de este modo la funcionalidad del sellado.

La combinación del uno o más anillos 47A, 47B, 47C radiales y de ranuras circunferenciales formadas por las hendiduras 45A, 45B, 45C de los elementos 43 de placa amoldables proporciona un efecto de sellado laberíntico, imponiendo un trayecto tortuoso al flujo de fuga desde el lado de presión hasta el lado de aspiración del elemento de sellado, aumentando de este modo la resistencia al flujo de fuga.

Esta disposición de sellado especialmente eficiente da lugar a un aumento de la eficiencia de las bombas centrífugas caracterizadas por una velocidad específica baja. La velocidad específica de una etapa de una bomba centrífuga puede definirse como

Ns = w q1/2 / h3/4

donde

Ns = velocidad específica

w = velocidad rotacional del eje de la bomba (rpm)

q = velocidad de flujo (m3/h, l/s, l/min, m3/min, gpm norteamericanos, gpm británicos) en el punto de eficiencia máxima (PEM)

h = aumento de la presión (m, pies)

Dependiendo de las unidades utilizadas (Sistema Internacional de Unidades (SI) o unidades estadounidenses), como se entiende en la presente memoria, una etapa de bomba centrífuga de velocidad específica baja es aquella donde la velocidad específica es

Ns < 25 (en el sistema SI)

Ns < 1290 en el sistema US.

Una bomba centrífuga multietapa tiene normalmente una pluralidad de etapas con rodetes idénticos. Por lo tanto, la bomba multietapa que tiene una velocidad específica baja es aquella donde todas las etapas tienen una velocidad específica baja. En algunas realizaciones, la primera etapa de la bomba centrífuga multietapa tiene un rodete, que difiere de los rodetes restantes de la bomba centrífuga y que puede tener una velocidad específica más alta.

El uso de elementos de placa amoldables en bombas centrífugas, especialmente bombas centrífugas multietapa, permite reducir el número de etapas y, por lo tanto, el número de rodetes; y aumentar la presión, es decir, la diferencia de presión, a través de cada etapa; mantener una alta eficiencia general de la bomba, debido a la funcionalidad de sellado de los elementos de sellado de placa amoldables.

Aunque las realizaciones descritas del objeto descrito en la presente descripción se han mostrado en los dibujos y se han descrito anteriormente en su totalidad con particularidad y en detalle en relación con diversas realizaciones ilustrativas, resultará evidente para los expertos en la técnica que son posibles numerosas modificaciones, cambios y omisiones sin apartarse sustancialmente de las nuevas enseñanzas, de los principios y de los conceptos descritos en la presente descripción, ni de las ventajas del objeto descrito en las reivindicaciones adjuntas.

Por lo tanto, el ámbito adecuado de las innovaciones descritas debería estar determinado únicamente por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

   i. Una bomba centrífuga que comprende:

   una carcasa (3);

   un eje giratorio (9) dispuesto para su rotación en dicha carcasa; una pluralidad de etapas de la bomba, comprendiendo cada una un rodete (15) fijado en dicho eje giratorio (9) y dispuesto para su rotación en una cámara (17) de rodete respectiva formada en dicha carcasa (3);

   una pluralidad de elementos (27, 29, 31, 33, 35) de sellado, cada uno dispuesto para reducir fugas entre un componente giratorio y un componente estacionario respectivo en dicha bomba centrífuga;

   en donde al menos una etapa de la bomba comprende un elemento (27) de sellado del lado de entrada dispuesto y configurado para ser accionado conjuntamente con un ojo (15E) de rodete y un elemento (29) de sellado del lado de salida dispuesto y configurado para ser accionado conjuntamente con un cubo (15H) de rodete, comprendiendo cada elemento de sellado una disposición de elementos (43) de placa amoldables acoplados, en una relación enfrentada en los extremos de raíz, al componente estacionario respectivo y formando un anillo de sellado entre dicho componente estacionario y el componente giratorio respectivo; en donde la al menos una etapa de la bomba está configurada para tener una velocidad específica definida como

   Ns = (w q1/2)/(h3/4)

   igual o menor que 25, donde

   w es una velocidad rotacional del eje de la bomba expresada en rpm

   q es una velocidad de flujo a través de la etapa, expresada en m3/s en el punto de eficiencia máxima (PEM)

   h es un aumento de presión a través de la etapa expresada en m.
2. 2. La bomba centrífuga de la reivindicación 1, que comprende N etapas, en donde (N-m) etapas están configuradas para tener una velocidad específica Ns igual a o menor que 25.
3. 3. La bomba centrífuga de la reivindicación 2, en donde m = 1.
4. 4. La bomba centrífuga de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 3, en donde todas las etapas están configuradas para tener una velocidad específica igual a o menor que 25.
5. 5. La bomba centrífuga de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada etapa de la bomba comprende un elemento de sellado del lado de entrada.
6. 6. La bomba centrífuga de la reivindicación 5, en donde cada elemento de sellado del lado de entrada de dicha pluralidad de etapas de la bomba comprende una disposición de elementos de placa amoldables.
7. 7. La bomba centrífuga de la reivindicación 5 o 6, en donde cada elemento de sellado del lado de entrada, que comprende una disposición de elementos de placa amoldables, está dispuesto y configurado para ser accionados conjuntamente con un ojo de rodete del rodete (15) respectivo.
8. 8. La bomba centrífuga de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada etapa de la bomba comprende un elemento de sellado del lado de salida que comprende una disposición de elementos de placa amoldables.
9. 9. La bomba centrífuga de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos un elemento de sellado del eje entre un componente estacionario y dicho eje o un casquillo montado en dicho eje, en donde dicho al menos un elemento de sellado del eje está comprendido de una disposición de elementos de placa amoldables acoplados, en una relación enfrentada en los extremos de raíz, a dicho componente estacionario y formando un anillo de sellado entre dicho componente estacionario y dicho eje giratorio o dicho casquillo montado en dicho eje giratorio.
10. 10. La bomba centrífuga de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada dicho elemento de placa amoldable de al menos uno de dichos elementos de sellado comprende al menos una hendidura que se extiende radialmente en el elemento de placa amoldable desde un extremo de raíz más exterior radialmente del elemento de placa amoldable hasta una localización intermedia radialmente, entre dicho extremo de raíz y un extremo de punta más interior radialmente del elemento de placa amoldable, estando alineadas las hendiduras de dichos elementos de placa amoldables para formar una ranura anular; y en donde al menos un anillo estacionario acoplado a dicho componente estacionario se extiende radialmente a dicha ranura anular formada por los elementos de placa amoldables.
11. 11. La bomba centrífuga de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada dicho elemento de placa amoldable de al menos uno de dichos elementos de sellado comprende una pluralidad de hendiduras que se extienden radialmente dentro del elemento de placa amoldable de un extremo de raíz más exterior radialmente del elemento de placa amoldable a una localización intermedia radialmente, entre dicho extremo de raíz y un extremo de punta más interior radialmente del elemento de placa amoldable, estando alineados las hendiduras de dichos elementos de placa amoldables para formar una ranura anular; y en donde una pluralidad de anillos estacionarios acoplados a dicho componente estacionario se extienden radialmente hacia dichas ranuras anulares formadas por los elementos de placa amoldables.