CONDUCTO DE ASPIRACION.

Bomba centrífuga en cuyo cuerpo envolvente están dispuestos uno o varios rodetes de tipo axial o semiaxial,

de tipo cerrado o abierto y un conducto de aspiración queda dispuesto por delante de un primer rodete, en cuya superficie de pared se han realizado varias ranuras repartidas en su periferia y que se extienden en la dirección del flujo, caracterizada porque en la pared del cuerpo envolvente (3) del conducto de aspiración (9) entre la entrada de rodete del primer rodete (2) y los extremos inmediatamente siguientes (11) de las ranuras (10) está realizada una superficie de pared anular cerrada (12), de manera que las ranuras (10) se encuentran en colaboración funcional exclusivamente con el espacio del conducto de aspiración

Conducto de aspiración.

La invención se refiere a una bomba centrífuga en cuyo cuerpo envolvente están dispuestos uno o varios rodetes axiales o semiaxiales, de tipo cerrado o abierto y un primer rodete está dispuesto en un canal de aspiración en cuya superficie de la pared se han dispuesto varias ranuras repartidas en su periferia.

En bombas específicas de alta velocidad es frecuente que en el rango de alimentación de 65-80% del volumen nominal aparezca un aumento significativo, limitado localmente, del correspondiente proceso NPSH. Por debajo, según el tipo de la bomba, el proceso correspondiente de la línea característica Q-H puede presentar además inestabilidad que de forma global se designa como acomodamiento o "silla" de la línea característica.

Estas formas en la línea característica están condicionadas por la constitución de los llamados remolinos de carga parcial, que se presentan en la reducción del caudal en la zona externa de la entrada del rodete. Un torbellino de carga parcial significa una influencia esencial sobre el caudal que pasa por el rodete, bajo cuya influencia se experimenta un bloqueo de la sección transversal meridional de paso y elevadas componentes de velocidad en la dirección de giro del rodete (igual paso).

Por el documento DE 25 58 840 C2 se conoce una solución para evitar los inconvenientes del torbellino de carga parcial, de manera que se dispone un difusor antes de la entrada del rodete. Mediante esta solución, se invierte el torbellino de carga parcial en su dirección efectiva antes de que pueda alcanzar los elementos constructivos anteriores a la entrada del rodete, produciendo, por lo tanto, efectos destructivos en los mismos.

Otras medidas para influir en el torbellino de la carga parcial se describen en el documento EP 1 069 315 A2, especialmente en la reseña del estado de la técnica. Las medidas técnicas "Casing Treatment, Separator oder Active Control" (Tratamiento del cuerpo envolvente, separador o control activo) requieren o bien elementos adicionales en la periferia del aparato (Active Control ("Control Activo")), reducen el rendimiento incluso en el punto óptimo del aparato (Casing Treatment ("Tratamiento del cuerpo")) o están unidos a elevadas complicaciones constructivas (Separator ("Separador")). El propio documento recomienda la utilización de múltiples "grooves" (ranuras), que de acuerdo con el elemento documental "An Improvement of Performance-Curve Instability in a Mixed-Flow Pump by J-Grooves" (Mejora de la inestabilidad de la curva de rendimiento en una bomba de flujo mixto mediante ranuras en J), 29 mayo - 1 junio, 2001, Nueva Orleans, Louisiana, FEDSM 2001-18077, Proceedings of 2001 ASME Fluids Engineering Division Summer Meeting (FEDSM'01), designados en base a su forma acodada en J de modo global como J-Grooves (ranuras en J).

Las ranuras en J son ranuras planas o en otra realización curvadas también espacialmente, realizadas en el cuerpo de la bomba en la dirección de la corriente, antes y por encima de las paletas del rodete constituidas de forma abierta en la entrada del rodete. Para la funcionalidad de las ranuras es esencial que recubran el diámetro exterior del rodete de forma parcial. En la zona del recubrimiento del rodete, éste debe estar constituido de forma tal que mantenga la conexión entre una zona de fluido prevista con elevada presión en la parte de las paletas del rodete abiertas y del inicio dispuesto por encima de las ranuras en J. Mediante estas medidas constructivas se consigue por encima de las ranuras en J una unión de guía del fluido hacia la zona previa de corriente. Mediante las ranuras en J dispuestas en la dirección de la corriente principal, las paletas del rodete impulsan de manera permanente una corriente parcial del fluido ya alimentado antes del rodete y en regreso a la zona de la entrada de corriente en el rodete. Estas ranuras en J tienen el inconveniente de que su acción de transporte en retroceso es activa en todo momento en toda la zona de funcionamiento del aparato de flujo. Por esta causa disminuye el rendimiento máximo de un aparato de flujo dotado de estos elementos.

Otro inconveniente es la interacción entre las puntas libres de las paletas del rodete y las partes de las ranuras en J dispuestas en oposición en el cuerpo, lo cual conduce a un aumento de ruidos y vibraciones. Su disminución se describe en el mencionado documento, página 2, en relación con la figura 3 y la explicación correspondiente. Además, los extremos de las ranuras en J dispuestos por encima de las puntas libres de las paletas están unidos mediante una ranura anular circundante. Mediante esta ranura anular adicional en el cuerpo envolvente tiene lugar un equilibrado de la presión entre las caras frontales de las ranuras en J individuales. Y la disposición de dichas ranuras en J curvadas espacialmente, que desde la zona de entrada se extienden con un diámetro constante de forma acodada en una pared lateral del cuerpo de forma cónica, requiere una elevada complejidad de fabricación desde el punto de vista técnico. Este tipo de actuación sobre los torbellinos de carga parcial está relacionada con sustanciales inconve- nientes.

La invención se plantea el problema, especialmente en bombas centrífugas de funcionamiento rápido con rodetes semiaxiales o axiales, de tipo abierto o cerrado, de conseguir una posibilidad simple de mejora del proceso NPSH y de la mejora del comportamiento a carga parcial. Simultáneamente, se solucionará el problema en bombas centrífugas que ya se encuentran en servicio de poder conseguir de forma simple una importante mejora sin influir en el comportamiento funcional en la zona de trabajo normal de las bombas centrífugas de forma negativa.

La solución de este problema prevé que en la pared del cuerpo envolvente del canal de entrada se dispongan ranuras y que se constituya entre la entrada del primer rodete y los extremos dispuestos en las proximidades de las ranuras una superficie de pared anular cerrada, de manera que las ranuras se encuentran en disposición funcional solamente con el conducto de aspiración. Un primer rodete está construido en forma de rodete de aspiración. La superficie de pared anular cerrada dispuesta en la pared del cuerpo envolvente del canal de aspiración está dispuesta entre los extremos de las ranuras dispuestos en la dirección de flujo antes de la entrada del rodete y de la entrada del primer rodete. Un rodete de aspiración de este tipo puede presentar una velocidad específica nq=q70 minuto^-1.

Mediante esta solución técnica se conserva el punto de funcionamiento óptimo de una bomba centrífuga sin variación y no será influenciado de forma negativa como tampoco en el resto de puntos de funcionamiento. Un torbellino de carga parcial que se forma en el funcionamiento en cargas parciales, denominado también torbellino de predotación, será debilitada, no obstante, con ayuda de los rebajes multitudinales. Las ranuras longitudinales provocan una transferencia de energía mediante rozamiento de la zona próxima a las paredes del torbellino de carga parcial en múltiples torbellinos que se constituyen en las ranuras. Mediante esta transferencia de energía que se presenta solamente en carga parcial, las componentes periféricas, y por lo tanto, la intensidad del torbellino de carga parcial que se produce, se reducen de manera notable y mejora, por lo tanto, de manera muy importante el comportamiento de la bomba centrífuga en cargas parciales. Puesto que las ranuras llevan a cabo su efecto de disipación de energía solamente en colaboración con un torbellino de carga parcial que se genera en el rodete, no se influye en el flujo de corriente para el resto de puntos de funcionamiento. No se produce efecto negativo alguno en cuanto al flujo normal por el rodete y, por lo tanto, no se produce efecto negativo alguno en el desarrollo del rendimiento. Al contrario que en las soluciones conocidas en forma de ranuras en J, en la invención no tiene lugar mezcla alguna de la corriente generada por el rodete de manera inversa con intermedio de las ranuras con la corriente principal a través del rodete.

Al evitar de la forma indicada cualquier alimentación de un medio con energía elevada en las ranuras, se evitará en el funcionamiento normal las alteraciones de la corriente que atraviesa el rodete. Solamente cuando se induce en el rodete una alteración en forma de un torbellino de carga parcial se produce un determinado efecto de cambio entre las ranuras y el torbellino de carga parcial. Este efecto de cambio conduce a una autorregulación. Por esta razón, la energía de la carga parcial en las ranuras se disipa por la constitución...

1. Bomba centrífuga en cuyo cuerpo envolvente están dispuestos uno o varios rodetes de tipo axial o semiaxial, de tipo cerrado o abierto y un conducto de aspiración queda dispuesto por delante de un primer rodete, en cuya superficie de pared se han realizado varias ranuras repartidas en su periferia y que se extienden en la dirección del flujo, caracterizada porque en la pared del cuerpo envolvente (3) del conducto de aspiración (9) entre la entrada de rodete del primer rodete (2) y los extremos inmediatamente siguientes (11) de las ranuras (10) está realizada una superficie de pared anular cerrada (12), de manera que las ranuras (10) se encuentran en colaboración funcional exclusivamente con el espacio del conducto de aspiración.

2. Bomba centrífuga, según la reivindicación 1, caracterizada porque las ranuras (10) están dispuestas entre realizaciones en forma de nervios de la pared del cuerpo envolvente (3).

3. Bomba centrífuga, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada por la utilización de un elemento postizo en especial de un elemento de paredes delgadas, de forma anular, con ranuras (10) o nervios.

4. Bomba centrífuga, según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizada porque la superficie de pared cerrada anular (12) presenta una extensión que difiere de la intensidad de un torbellino de carga parcial (PLV) que se encuentra dentro del orden de magnitud de 0,005-0,02 veces el diámetro de entrada del rodete.

5. Bomba centrífuga, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque las longitudes de las ranuras (10) o nervios se encuentran dentro de un orden de magnitud de 0,03-0,5 veces el diámetro de entrada del rodete.

6. Bomba centrífuga, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque las profundidades (t) de las ranuras (10) o las alturas (h) de los nervios se encuentran en el orden de magnitud de 0,005-0,02 veces el diámetro de entrada del rodete.

7. Bomba centrífuga, según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el producto de la anchura de la ranura b por el número de ranuras n cumplen la relación

n•b = 0.45-0.65•p•D.