BR102014026299A2 - disposição de vedação mecânica giratória com separação de gás melhorada - Google Patents

Description

"DISPOSIÇÃO DE VEDAÇÃO MECÂNICA GIRATÓRIA COM SEPARAÇÃO DE GÁS MELHORADA" [0001] A presente invenção refere-se a uma disposição de vedação mecânica giratória com separação de gás melhorada para impedir que uma vedação mecânica giratória seque.

[0002] As diferentes modalidades das disposições de vedação mecânica giratória são conhecidas da técnica anterior. Em um denominado projeto em tandem, onde duas vedações mecânicas giratórias são conectadas uma depois da outra em série, a vedação mecânica giratória do lado da atmosfera é usualmente lubrificada por um meio de resfriar rapidamente disposto em um espaço para fluido entre as duas vedações mecânicas giratórias. A vedação mecânica giratória do lado do produto é usualmente lubrificada pelo próprio produto. Uma pressão no lado do produto é mais alta do que no espaço para fluido entre as duas vedações mecânicas giratórias, para que um vazamento que começa no produto através da lacuna de vedação do lado do produto no espaço para fluido ocorre. Se o produto for vedado em um gás, o gás pode, então, entrar no espaço para fluido. Se o produto a ser vedado for um liquido, este liquido pode evaporar por meio da lacuna de vedação do lado do produto devido à queda da pressão e também pode levar ao enriquecimento com gás no espaço para fluido. O dito vazamento é ainda mais intensificado se as ranhuras ou semelhantes forem fornecidas nas superfícies deslizantes da vedação mecânica giratória do lado do produto, ou se a última compreender um revestimento em diamante onde a vedação mecânica giratória tiver que ser operada com uma lacuna de vedação ligeiramente maior. O enriquecimento de gás no meio de resfriar rapidamente no espaço para fluido pode levar à formação de anéis gasosos fechados a partir de uma determinada concentração de volume do gás. Isso pode resultar em uma lubrificação ruim da vedação mecânica giratória do lado da atmosfera, onde, em particular, o risco de superaquecimento e secura pode ocorrer. A alta concentração de gás pode, ademais, afetar a função de um dispositivo de bomba no espaço para fluido, por exemplo, um anel da bomba ou semelhante, para que não ocorra mais a circulação do meio de resfriar rapidamente no espaço para fluido. Desse modo, em particular, a temperatura do meio de resfriar rapidamente irá subir, o que também pode levar a uma falha de vedação, em particular, da vedação mecânica giratória do lado da atmosfera.

[0003] É, portanto, o objeto da presente invenção fornecer uma disposição de vedação mecânica giratória com duas vedações mecânicas giratórias que permite uma descarga segura de gás a partir de um espaço para fluido entre as duas vedações mecânicas giratórias enquanto ela é de uma construção simples e pode ser facilmente fabricada e de maneira não dispendiosa.

[0004] Este objeto é alcançado por uma disposição de vedação mecânica giratória que tem as características da reivindicação 1 . As subreivindicações mostram os desenvolvimentos ainda mais preferidos da invenção.

[0005] A disposição de vedação mecânica giratória de acordo com a invenção, que tem as características da reivindicação 1, é vantajosa em que um gás localizado em um espaço para fluido entre uma primeira e uma segunda vedação mecânica giratória pode ser seguramente descarregado, para que, em particular, a formação de anéis gasosos no espaço para fluido possa ser impedida. Por isto, a disposição de vedação mecânica giratória pode ser suficientemente resfriada em todos os pontos de operação e, ademais, pode-se garantir a vedação suficiente. Ademais, a vida útil da disposição de vedação mecânica giratória pode ser significantemente prolongada. Isso é alcançado de acordo com a invenção em que, além de uma sarda de resfriar rapidamente por meio da qual um meio de resfriar rapidamente pode ser descarregado do espaço para fluido, uma sarda de gás é adicionalmente fornecida por meio da qual o gás localizado no espaço para fluido pode ser descarregado. Ademais, um dispositivo regulador é fornecido, o qual é disposto no espaço para fluido entre as duas vedações mecânicas giratórias. O dispositivo regulador divide o espaço para fluido em uma região de espaço para fluido do lado do produto e uma região de espaço para fluido do lado da atmosfera. A sarda de gás é disposta na região de espaço para fluido do lado do produto. A sarda de resfriar rapidamente é disposta na região de espaço para fluido do lado da atmosfera. Por esta disposição, o gás que entra no espaço para fluido por meio da primeira vedação mecânica giratória pode ser descarregado diretamente acima da sarda de gás adicional sem qualquer risco de o dito gás alcançar a segunda vedação mecânica giratória. Assim, a segunda vedação mecânica giratória pode sempre ser suficientemente fornecida com o meio de resfriar rapidamente, e as condições de lubrificação exigidas das segundas vedações mecânicas giratórias podem sempre ser satisfeitas.

[0006] 0 dispositivo regulador compreende, preferivelmente, um disco de anel giratório que gira com o componente giratório, em particular, um eixo ou semelhantes. O dispositivo regulador fornecido com o disco de anel giratório constitui uma barreira adicional para o gás, para que uma descarga segura do gás penetrado por meio da sarda de gás seja permitida.

[0007] O disco de anel, além do mais, compreende preferivelmente meios de transporte. Os meios de transporte no disco de anel são adaptados para transportar o meio de resfriar rapidamente em direção à primeira vedação mecânica giratória, para que um contra fluxo através do gás seja claramente agravado. Os meios de transporte são, por exemplo, lâminas ou asas. Os meios de transporte são, além do mais, preferivelmente dispostos em um lado do disco de anel voltado para a segunda vedação mecânica giratória para permitir o transporte aumentado do meio de resfriar rapidamente em direção à primeira vedação mecânica giratória para a região de espaço para fluido do lado do produto.

[0008] Um orificio da sarda de gás é, além do mais, preferivelmente disposto no espaço para fluido em um primeiro diâmetro que é menor do que um diâmetro externo máximo do disco de anel do dispositivo regulador. Desse modo, uma descarga ainda mais segura do gás é alcançada uma vez que o gás tende a estar presente nas regiões circunferenciais internas do espaço para fluido às forças centrifugas, e o meio de resfriar rapidamente liquido é localizado nas regiões circunferenciais externas do espaço para fluido devido às forças centrifugas.

[0009] Para alcançar uma vedação e efeito regulador ótimos do dispositivo regulador, o dispositivo regulador preferivelmente compreende um labirinto com diversas regiões de desvio de fluido.

[0010] Uma seção transversal minima do espaço para fluido é, além disso, preferivelmente fornecida na saida de gás. Isso pode garantir que o gás seja descarregado diretamente na saida de gás. A seção transversal minima é, ademais, preferivelmente fornecida, no menor diâmetro interno do espaço para fluido.

[0011] De acordo com uma modalidade ainda mais preferida da presente invenção, a unidade de fornecimento de rápido resfriamento compreende um recipiente de degaseificação. No presente, a sarda de gás é preferivelmente conectada ao recipiente de degaseificação. Assim, o gás descarregado do espaço para fluido pode ser separado no recipiente de degaseificação a ser emitido, por exemplo, por meio de uma válvula, um recipiente de degaseificação, ou semelhante, para a atmosfera ou para um maçarico.

[0012] Para alcançar uma transição preferivelmente de intensificação de fluido do gás do espaço para fluido para a sarda de gás, a sarda de gás é inclinada na direção de rotação do componente giratório com relação a uma direção radial da disposição de vedação mecânica giratória. No presente, na circunferência interna do componente de alojamento em que a sarda de gás é fornecida, uma ranhura que leva à sarda de gás e que se estende na direção circunferencial, cuja ranhura vai se tornando mais profunda lentamente, pode ser adicionalmente fornecida para alcançar um fluxo de gás ainda melhor na sarda de gás.

[0013] A unidade de fornecimento de rápido resfriamento é, além disso, preferivelmente incorporada como um circuito e compreende uma entrada para o espaço para fluido que acaba na região de espaço para fluido do lado da atmosfera.

[0014] De acordo com uma modalidade ainda mais preferida da presente invenção, um meio de bomba é, ademais, fornecido e adaptado para transportar o meio de resfriar rapidamente no espaço para fluido, sendo que o meio de bomba é disposto entre o dispositivo regulador e a segunda vedação mecânica giratória na região de espaço para fluido do lado da atmosfera. De acordo com a invenção, um meio de bomba é definido como qualquer meio de transporte que permite um transporte do meio de resfriar rapidamente no espaço para fluido por meio de rotação, por exemplo, na forma de bombear parafusos ou anéis da bomba ou semelhantes.

[0015] Pelo menos um dos anéis de deslizamento, em particular, um dos anéis de deslizamento da vedação mecânica giratória do lado do produto, além disso, compreende preferivelmente um revestimento em diamante. Uma vez que uma lacuna de vedação nas vedações mecânicas giratórias com revestimentos em diamante tende a ser ligeiramente maior em comparação com outras vedações mecânicas giratórias, o vazamento aumentado a partir do lado do produto para o espaço para fluido ocorre no caso de anéis de deslizamento revestidos em diamante, para que a presente invenção seja, no presente, particularmente adequada para descarregar o gás adicionalmente apresente no espaço para fluido.

[0015] Uma modalidade será descrita abaixo em detalhes com referência aos desenhos em anexo. Nos desenhos: [0017] A Figura 1 é uma vista parcialmente seccional e esquemática de uma disposição de vedação mecânica giratória de acordo com uma modalidade preferida da invenção.

[0018] Conforme é evidente a partir da Figura 1, a disposição de vedação mecânica giratória 1 compreende uma primeira vedação mecânica giratória 2 e uma segunda vedação mecânica giratória 3. Na direção axial X-X, um espaço para fluido 4 é incorporado entre as duas vedações mecânicas giratórias 2, 3.

[0019] A disposição de vedação mecânica giratória 1 compreende, então, uma primeira vedação mecânica giratória 2 com um primeiro anel de deslizamento giratório 21 e um primeiro anel de deslizamento estacionário 22 que definem uma primeira lacuna de vedação 23 entre eles. Ademais, a disposição de vedação mecânica giratória 1 compreende uma segunda vedação mecânica giratória 3 com um segundo anel de deslizamento giratório 31, um segundo anel de deslizamento estacionário 32, e uma lacuna de vedação 33 formada entre os dois anéis de deslizamento.

[0020] A disposição de vedação mecânica giratória 1 é, então, fornecida em um projeto denominado em tandem com duas vedações mecânicas giratórias 2, 3 que são conectadas em série para vedar um lado do produto 5 de um lado da atmosfera 6.

[0021] No espaço para fluido 4, um meio de resfriar rapidamente liquido é localizado, o qual é fornecido por uma unidade de fornecimento de rápido resfriamento 7.

[0022] A unidade de fornecimento de rápido resfriamento 7 compreende uma saida de resfriar rapidamente 8 que é conectada com um recipiente de degaseifreação 16 por meio de uma linha de descarga 40. Uma saida de gás 43 é fornecida no recipiente de degaseifreação 16 para separar o gás descarregado do recipiente de degaseifreação. O recipiente de degaseificação 16 é, ademais, conectado com o espaço para fluido 4 por meio de uma linha de abastecimento 41 e uma entrada 18 para o meio de resfriar rapidamente.

[0023] Um anel da bomba 19 é fornecido no espaço para fluido 4 para conduzir o mero de resfriar rapidamente. Como uma alternativa ou adicionalmente, uma bomba também pode ser disposta em uma seção da linha da unidade de fornecimento de rápido resfriamento.

[0024] Conforme é evidente a partir da Figura 1, os anéis de deslizamento giratórios podem ser pré-tensionados ao pré-tensionar os elementos na direção axial X-X.

[0025] De acordo com a invenção, uma sarda de gás 9 e um dispositivo regulador 10 adicionais são fornecidos agora. O dispositivo regulador divide o espaço para fluido em uma região de espaço para fluido do lado do produto e uma região de espaço para fluido do lado da atmosfera. Conforme é evidente a partir da Figura 1, a saida de gás 9 é disposta, na direção axial X-X, na região de espaço para fluido do lado do produto 4a entre o dispositivo regulador 10 e a primeira vedação mecânica giratória 2 . A saida de resfriar rapidamente 8 é disposta na região de espaço para fluido do lado da atmosfera 4b entre o dispositivo regulador 10 e a segunda vedação mecânica giratória 3.

[0026] A saida de gás 9 é fornecida em um alojamento 20 ou semelhante.

[0027] Assim, o gás que entra em operação por meio da primeira lacuna de vedação 23 da primeira vedação mecânica giratória 2, que é lubrificada com o produto do lado do produto 5, pode ser descarregado através da saida de gás 9 disposta relativamente de maneira próxima da primeira vedação mecânica giratória 2. No presente, o dispositivo regulador 10 impede que o gás que entrou no espaço para fluido 4 por meio da primeira lacuna de vedação 23 seja guiado adiante em direção à segunda vedação mecânica giratória 3.

[0028] A saida de gás 9 é conectada à linha de descarga 40 da saida de resfriar rapidamente 8 por meio de uma linha conectora 42. Desse modo, o gás descarregado por meio da saida de gás 9 pode ser guiado para a linha de descarga 40 e de lá para o recipiente de degaseificação 16. Deve-se notar que também é possível que a saida de gás 9 leve diretamente para a atmosfera, ou que se forneça um adicional segundo recipiente de degaseificação no qual a linha conectora 42 da saida de gás 9 leva à separação do gás .

[0029] Conforme é evidente a partir da Figura 1, o dispositivo regulador 10 é incorporado na forma de um labirinto 15 com diversos desvios de fluido. O dispositivo regulador 10 compreende, ademais, um disco de anel 11 que gira junto com o componente giratório que é, nesta modalidade, um eixo 50 com uma luva para eixo 51.

[0030] O disco de anel 11 compreende, ademais, uma pluralidade de meios de transporte 12 que são dispostos em um lado 13 do disco de anel voltado para a segunda vedação mecânica giratória 3. Os meios de transporte 12 podem ser, por exemplo, lâminas ou asas ou semelhantes. Os meios de transporte 12 transportam o meio de resfriar rapidamente liquido do espaço para fluido do lado da atmosfera 4b do espaço para fluido 4 em direção ao espaço para fluido do lado do produto 4a no espaço para fluido 4. Assim, os meios de transporte do disco de anel giratório 11 fornecem um contra fluxo adicional contra o gás que pode, então, ser removido com segurança do espaço para fluido 4 por meio da saida de gás 9.

[0031] Conforme é, ademais, evidente a partir da Figura 1, um orificio 14 da saida de gás 9 é fornecido em um primeiro diâmetro Dl que é menor do que um segundo diâmetro D2 . 0 segundo diâmetro D2 é um diâmetro externo máximo do disco de anel 11.

[0032] Ademais, o orifício 14 da saida de gás 9 é disposto em uma seção transversal minima 17 do espaço para fluido. Conforme é evidente a partir da Figura 1, a seção transversal minima 17 é fornecida na saida de gás 9, para que o gás, que tende a se juntar na região circunferencial interna do espaço para fluido devido à rotação e às forças centrifugas, e o fluxo intensificado sejam arrastados na seção transversal minima 17 e podem ser descarregados com segurança para a saida de gás 9.

[0033] Para alcançar uma introdução particularmente fácil do gás na saida de gás 9, a saida de gás 9 é preferivelmente disposta na direção de rotação R preferivelmente inclinada com relação à direção radial da disposição de vedação mecânica giratória, que não é mostrada na seção da Figura 1. Começando do orificio 14, a saida de gás 9, então, não se estende na direção radial do eixo 50, mas em um ângulo a ser inclinado na direção de rotação por meio do que o fluxo do gás para a saida de gás é claramente melhorado. Ademais, uma ranhura que se estende na direção circunferencial na circunferência interna do alojamento 20 pode ser fornecida no alojamento 20, cuja ranhura se aprofunda preferível e continuamente em direção ao orificio 14 para fornecer orientação adicional para o gás no sentido da saida de gás 9.

[0034] Na Figura 1, as setas, cada uma, indicam as direções do fluxo do meio de resfriar rapidamente através da unidade de fornecimento de rápido resfriamento 7 e o gás descarregado através da saida de gás 9 .

[0035] Deve-se notar que o produto no lado do produto 5 pode ser um produto liquido ou um gasoso. No caso de produtos gasosos, a primeira vedação mecânica giratória 2 é incorporada como a vedação mecânica giratória lubrificada com gás, lubrifiçada pelo produto gasoso. Desse modo, o gás adicional pode chegar ao espaço para fluido 4 que pode ser descarregado com segurança na saída de gás 9 por meio de medidas de acordo com a invenção. Se o meio no lado do produto for um líquido, o último pode evaporar devido ao diferencial de pressão entre o lado do produto e o espaço para fluido 4 na primeira lacuna de vedação 23, por meio do que, o gás indesejado no espaço para fluido 4 pode ser formado, que também pode ser descarregado por meio da saída de gás 9 pelas medidas de acordo com a invenção.

[0035] Em particular, a presente invenção permite o uso dos anéis de deslizamento revestidos em diamante na primeira vedação mecânica giratória no lado do produto 2. Desse modo, a vedação mecânica giratória 2 pode ter uma vida útil longa devido aos anéis de deslizamento revestidos em diamante, e a segunda vedação mecânica giratória 3 pode ser incorporada com quaisquer superfícies deslizantes desejadas e também pode ter uma vida útil significantemente mais longa do que na técnica anterior, uma vez que nenhum dano causado pelo gás pode ocorrer na segunda vedação mecânica giratória 3.

Lista de referências numéricas 1 disposição de vedação mecânica giratória 2 primeira vedação mecânica giratória 3 segunda vedação mecânica giratória 4 espaço para fluido 4a região de espaço para fluido do lado do produto 4b região de espaço para fluido do lado da atmosfera 5 lado do produto 6 lado da atmosfera 7 unidade de fornecimento de rápido resfriamento 8 sarda de resfriar rapidamente 9 saída de gás 10 dispositivo regulador 11 disco de anel 12 meios de transporte 13 lado da atmosfera do disco de anel 14 orifício da saída de gás 15 labirinto 16 recipiente de degaseificação 17 seção transversal mínima do espaço para fluido 18 entrada do meio de resfriar rapidamente 19 anel da bomba 20 alojamento 21 primeiro anel de deslizamento giratório 22 primeiro anel de deslizamento estacionário 23 primeira lacuna de vedação 31 segundo anel de deslizamento giratório 32 segundo anel de deslizamento estacionário 33 segunda lacuna de vedação 40 linha de descarga 41 linha de abastecimento 42 linha conectora 43 saída 50 eixo 51 luva para eixo REIVINDICAÇÕES

Claims (13)

1. Disposição de vedação mecânica giratória (1) para vedar um lado do produto (5) em um componente giratório, que compreende: — uma primeira vedação mecânica giratória (2) com um primeiro anel de deslizamento giratório (21) e um primeiro anel de deslizamento estacionário (22) que definem uma primeira lacuna de vedação (23) entre eles, — uma segunda vedação mecânica giratória (3) com um segundo anel de deslizamento giratório (31) e um segundo anel de deslizamento estacionário (32) que definem uma segunda lacuna de vedação (33) entre eles, — um espaço para fluido (4) que é limitado pela primeira e pela segunda vedações mecânicas giratórias (2, 3), — em que a primeira vedação mecânica giratória (2) é lubrifiçada com um meio de produto do lado do produto (5), e em que a segunda vedação mecânica giratória (3) é lubrificada com um meio de resfriar rapidamente liquido de uma unidade de fornecimento de rápido resfriamento (7), sendo que o meio de resfriar rapidamente é localizado no espaço para fluido (4), — uma saida de resfriar rapidamente (8) por meio da qual o meio de resfriar rapidamente pode ser descarregado do espaço para fluido (4), — uma saida de gás (9) por meio da qual um gás localizado no espaço para fluido pode ser descarregado, e — um dispositivo regulador (10) que é disposto no espaço para fluido (4) entre a primeira vedação mecânica giratória (2) e a segunda vedação mecânica giratória (3) e divide o espaço para fluido (4) em uma região de espaço para fluido do lado do produto (4a) e um espaço para fluido do lado da atmosfera (4b), — em que a salda de gás (9) é disposta na região de espaço para fluido do lado do produto (4a) e a saida de resfriar rapidamente (8) é disposta na região de espaço para fluido do lado da atmosfera (4b).

2 . Disposição de vedação mecânica giratória, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dispositivo regulador (10) compreende um disco de anel giratório (11).

3. Disposição de vedação mecânica giratória, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que os meios de transporte (12) são dispostos no disco de anel (11).

4 . Disposição de vedação mecânica giratória, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que os meios de transporte (12) são dispostos em um lado (13) do disco de anel (11) voltado para a segunda vedação mecânica giratória (3).

5. Disposição de vedação mecânica giratória, de acordo com uma das reivindicações 2 a 4, caracterizada pelo fato de que um orificio (14) da saida de gás (9) para o espaço para fluido (4) é disposto em um primeiro diâmetro (Dl) que é menor do que um diâmetro externo máximo (D2) do disco de anel (11).

6. Disposição de vedação mecânica giratória, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o dispositivo regulador (10) compreende um labirinto (15) com diversas regiões de desvio de fluxo.

7 . Disposição de vedação mecânica giratória, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que uma seção transversal minima (17) do espaço para fluido (4) é disposta na saida de gás (9) .

8 . Disposição de vedação mecânica giratória, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a unidade de fornecimento de rápido resfriamento (7) compreende um recipiente de degaseificação (16).

9. Disposição de vedação mecânica giratória, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a saida de gás (9) é conectada com o recipiente de degaseificação (16).

10. Disposição de vedação mecânica giratória, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a saida de gás (9) é inclinada na direção de rotação (R) com relação a uma direção radial da disposição de vedação mecânica giratória.

11. Disposição de vedação mecânica giratória, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que uma entrada (18) do meio de resfriar rapidamente para o espaço para fluido (4) é disposta na região de espaço para fluido do lado da atmosfera (4b).

12 . Disposição de vedação mecânica giratória, de acordo com uma das reivindicações precedentes, que compreende, ademais, um meio de bomba (19) que é disposto na região de espaço para fluido do lado da atmosfera (4b) para transportar o meio de resfriar rapidamente.

13. Disposição de vedação mecânica giratória, de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a primeira vedação mecânica giratória (2) e/ou a segunda vedação mecânica giratória (3) compreende pelo menos um anel de deslizamento com revestimento em diamante.