Bomba de lechada de bajo desgaste.

Bomba de lechada de bajo desgaste

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Campo de la Invención

Esta invención se refiere en general al campo de las bombas para suspensiones. En particular, se refiere a una bomba centrífuga con una geometría modular modificada que reduce el desgaste y permite el reemplazo de los componentes de carcasa para prolongar la vida de servicio de la bomba.

Descripción de la Técnica Relacionada

Las mezclas de líquidos y sólidos, tales como suspensiones en la minería y las operaciones de procesamiento de minerales, son típicamente movidas usando bombas centrífugas. El impulsor giratorio de la bomba produce un diferencial de presión que mueve la lechada desde la lumbrera de entrada axial hacia la sección de descarga radial de la bomba. La fuerza centrífuga generada por el impulsor produce succión en la lumbrera de entrada y origina que la lechada se descargue a velocidades relativamente altas con una componente radial que produce abrasión en la pared interior de las porciones periféricas de la carcasa. Por ejemplo la patente europea EP-A-1903216 divulga una bomba centrífuga pertinente conocida en la técnica.

Además, las partículas de lechada capturadas entre el impulsor giratorio y las paredes estáticas de la carcasa producen desgaste en ambos componentes de la bomba. Este problema es más frecuente y crítico en el lado de succión del impulsor porque el líquido de alta presión en la descarga tiende a fluir hacia la zona de baja presión en la sección de succión de la bomba a través del huelgo entre el impulsor giratorio y la pared de carcasa frontal estática. Como la abrasión producida por dicho flujo de derivación ensancha este huelgo, la cantidad de recirculación de lechada aumenta y da como resultado una pérdida del rendimiento y la eficiencia hidráulicos de la bomba. Por lo tanto, el desgaste en el lado de succión frontal del impulsor es particularmente no deseable. Por otro lado, el desgaste en el lado posterior del impulsor es menos significativo porque no hay un flujo de derivación hacia el lado de eje del impulsor.

Como resultado de esta acción abrasiva continua de la lechada en el impulsor y las paredes de la carcasa, las bombas de lechada fallan a la larga y causan cortes imprevistos con las consecuentes altas pérdidas económicas. Por lo tanto, se prefieren los cortes periódicos por mantenimiento y son programados de manera regular para minimizar la tiempo de parada. Típicamente, la vida de la carcasa determina la duración definitiva de servicio de una bomba, pero el revestimiento en el lado de succión de la carcasa y el impulsor tienen que ser reemplazados una o más veces en los cortes programados para mantenimiento durante ese tiempo.

Para reducir el desgaste causado por las partículas de lechada que se mueven entre el impulsor y la carcasa, se han usado durante décadas aletas expulsoras en el huelgo entre el impulsor y las paredes de carcasa alrededor de este. Estas aletas promueven la descarga de las partículas y reducen también la recirculación de derivación, pero este problema ha persistido como un factor significativo al causar una el tiempo de parada no deseable, ya sea planificada o accidental.

El problema fue abordado en el n.° de patente de EE. UU. 5.921.748, que divulga una disposición de sellado que prácticamente elimina cualquier incremento en el huelgo entre el lado de succión del impulsor y la correspondiente pared de la carcasa, manteniendo de este modo un nivel relativamente constante de huelgo y un rendimiento hidráulico durante la vida de la bomba. Un anillo de desgaste axialmente ajustable se añade a la configuración convencional de bomba para eliminar sustancialmente el huelgo entre el impulsor y la pared de carcasa en la zona de succión de la bomba. Cuando el anillo se desgasta con el tiempo, su posición es ajustada empujándolo hacia adentro para mantener el sellado apropiado con solamente suficiente huelgo para que el impulsor gire libremente sin derivación significativa. Además, para evitar el desgaste causado por la captura, la Patente `748 también plantea un aumento en la altura de las aletas expulsoras y en el huelgo entre las aletas y el revestimiento de la pared frontal de succión de la carcasa más allá del tamaño más grande de partícula esperado en la lechada.

Si bien el sellado y los huelgos planteados en el n.° de patente de EE. UU. 5.921.748 representaron una mejora significativa en la técnica, el uso a largo plazo demostró que problemas de desgaste adicionales permanecieron sin resolver. El desgaste y el desgarro en la pared interior periférica de la carcasa permanecen como un factor limitante crítico en la vida de la carcasa de bomba. Además, si bien la recirculación de derivación se redujo drásticamente mediante la invención `748 al disminuir la presión en la interfaz entre el impulsor y el anillo de desgaste, las aletas expulsoras más altas y el huelgo entre el impulsor y la pared frontal de carcasa probaron haber creado aumentos localizados en la turbulencia de lechada que produce una abrasión muy alta en el revestimiento de carcasa, tanto en su interfaz con la carcasa como su interfaz con el anillo de desgaste. Como resultado, el rendimiento de la bomba fue mejorado materialmente, pero el desgaste y el desgarro en la pared periférica de la carcasa y en su interfaz con el revestimiento frontal permanecen como problema y aún existe la necesidad de un diseño de bomba-carcasa que produzca una vida de servicio conmensurada con la de las otras partes de la carcasa de bomba.

BREVE COMPENDIO DE LA INVENCIÓN

La invención radica en una bomba centrífuga para una lechada según la materia de asunto de la reivindicación 1. En la realización preferida de la invención para aplicaciones de minería el revestimiento anular tiene un diámetro de aproximadamente 1.18 a aproximadamente 1.22 veces el diámetro del impulsor.

La bomba de la invención también se combina preferentemente con el anillo de desgaste axialmente ajustable planteado por el n.° de patente de EE. UU. 5.921.748 entre el revestimiento anular y el lado de succión del impulsor. Además, la misma pluralidad de aletas expulsoras elevadas se añade al lado de succión del impulsor, dejando un huelgo entre las aletas y el revestimiento anular más grande que el tamaño de la partícula sólida más grande esperada en la distribución de tamaño de partícula de la lechada. En tal caso, de acuerdo con la invención, el diámetro del anillo de desgaste es incrementado de modo que se extiende en por lo menos el 10 % sobre el diámetro del área de interfaz entre el anillo de desgaste y el impulsor.

Otros diversos propósitos y ventajas de la invención se harán evidentes a partir de su descripción en la memoria descriptiva que sigue a continuación y a partir de las características novedosas particularmente señaladas en las reivindicaciones que se acompañan. Por lo tanto, para cumplir los objetivos anteriormente descritos, esta invención consiste de las características en adelante ilustradas en los dibujos, plenamente descritas en la descripción detallada de la realización preferida y particularmente enfatizadas en las reivindicaciones. Sin embargo, dichos dibujos y descripción divulgan una de varias formas en las que la invención se puede poner en práctica.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 es una sección transversal de una bomba de la técnica anterior como lo plantea el n.° de patente de EE. UU. 5.921.748.

La Figura 2 es una sección transversal de una bomba de acuerdo con la invención.

La Figura 3 es una ilustración transversal esquemática de las regiones de impulsor y de voluta de la bomba de la invención que muestra a grosso modo la distribución de tamaño de los sólidos vistos en la lechada que es bombeada por la bomba de la invención.

La Figura 4 es una ilustración del perfil de flujo de lechada a través de la bomba de la Figura 1, que muestra gradientes irregulares de velocidad que producen turbulencia.

La Figura 5 es una ilustración del perfil de flujo de lechada mejorado a través de la bomba de la Figura 2, que muestra el flujo cuasilaminar producido al aumentar la profundidad de la voluta de acuerdo con la invención. La Figura 6 ilustra el aumento de la profundidad de voluta implementada en la bomba de la Figura 1 para conseguir las mejoras de flujo exhibidas por la bomba de la Figura 2.

La Figura 7 ilustra la proporción del diámetro incrementado de huelgo a impulsor de tajamar planteado por la invención.

La Figura 8 es la misma sección transversal de la Figura 3 que muestra más detalladamente el componente...