BR102016024334B1

BR102016024334B1 - Unidade de acionamento de bomba para transportar um fluido de processo

Info

Publication number: BR102016024334B1
Application number: BR102016024334-3A
Authority: BR
Inventors: Paul Meuter
Original assignee: Sulzer Management Ag
Priority date: 2015-11-02
Filing date: 2016-10-19
Publication date: 2021-11-23
Also published as: ES2862205T3; MX367092B; SG10201608398XA; CN106837809B; BR102016024334A2; CN106837809A; KR20170051267A; RU2728509C2; AU2016244242B2; KR102565709B1; AU2016244242A1; US10634155B2; RU2016140729A; MX2016013665A; US20170122324A1; CA2944273A1; EP3163086A1; RU2016140729A3; EP3163086B1

Abstract

unidade de acionamento de bomba para transportar um fluido de processo. uma unidade de acionamento de bomba é proposta para transportar um fluido de processo tendo uma carcaça comum (4) que circunda uma bomba (2) que tem um impelidor (21) para rotação ao redor de uma direção axial (a) e um acionamento (3) para a bomba (2) que tem um eixo (5) para acionar o impelidor (21) que conecta o acionador (3) à bomba (2) e que tem um restritor (13) que se estende ao redor do eixo (5) e é disposto entre o impelidor (21) e o acionador (3) com a carcaça (4) tendo uma entrada de bomba (22) e uma saída de bomba (23) para o fluido de processo, com uma entrada (43) sendo fornecida para um fluido de barreira, através da qual o fluido de barreira pode ser introduzido no acionador (3) e com uma saída (44) sendo fornecida para o fluido de barreira, através da qual o fluido de barreira pode ser drenado da carcaça (4), e na qual uma pluralidade de câmaras de armazenamento (11) para o fluido de barreiras são fornecidas no eixo (5) na região entre o restritor (13) e o acionador (3), as ditas câmaras de barreira (11) são dispostas uma atrás da outra em relação à direção axial (a), com respectivas duas câmaras de armazenamento adjacentes (11) estando em comunicação fluídica uma com a outra.

Description

[001] A invenção é relativa a uma unidade de acionamento de bomba para transportar um fluido de processo de acordo com o preâmbulo da reivindicação independente.

[002] Unidades de acionamento de bomba nas quais uma bomba tendo um impelidor e um acionador para a bomba que são circundados por uma carcaça comum são frequentemente usadas para tais aplicações nas quais a bomba é inteiramente ou completamente imersa em um líquido, por exemplo, água, ou quando a bomba é operada em localizações com acesso difícil ou sob condições ou condições ambientais difíceis.

[003] Um exemplo de aplicação para a isto é representado pelas bombas que são usadas para processos de leito fluidizado ou processos de leito em ebulição na indústria de processamento de hidrocarbonetos. Estes processos servem, por exemplo, para purificar hidrocarbonetos pesados, por exemplo, óleo combustível pesado, ou para purificar resíduos de refinaria ou quebrá-los em hidrocarbonetos mais facilmente utilizáveis, mais altamente voláteis. Frequentemente, isso é feito aplicando hidrogênio aos hidrocarbonetos pesados, onde os componentes misturados são agitados em um reator, e os hidrocarbonetos pesados são aí quebrados com a ajuda de catalisadores. Para circular o fluido de processo, que compreende tipicamente, de forma muito ampla, hidrocarbonetos pesados, em um reator de leito em ebulição ("ebullated bed reactor")ou um reator de leito fluidizado, unidades especiais de acionamento de bomba são usadas, para as quais o nome bomba para fluido em ebulição (ebullating pump) se tornou comum. Estas bombas para fluido em ebulição são, como regra, fornecidas diretamente no reator como bombas de circulação para o fluido de processo, e são configuradas, por razões de processo, tal que a bomba seja disposta acima do acionador em relação à vertical. Bombas para fluido em ebulição devem trabalhar de modo tão confiável quanto possível e durante um longo período de tempo em operação permanente sob condições extremamente desafiadoras.

[004] O fluido de processo está tipicamente em uma pressão muito alta devido ao processo, por exemplo, de 20 MPa (200 bar) ou mais, e ter uma temperatura muito elevada acima de 400°C, por exemplo, 460°C. A carcaça de tais unidades de acionamento de bomba é, portanto, projetada como uma carcaça de pressão, que pode suportar estas pressões elevadas de operação. O acionador é tipicamente projetado como um motor elétrico que está, da mesma maneira, exposto à pressão operacional elevada dentro da carcaça. O motor deve ser suficientemente protegido contra a penetração de fluido de processo de modo que o motor é tipicamente enchido com um fluido de barreira, ou é escoado por meio de um tal fluido de barreira que, adicionalmente, serve para a lubrificação e para a dissipação de calor do motor. Com relação a isto, modalidades são possíveis como motores completamente cheios de óleo ou como motores blindados (canned motors) ou como os assim chamados motores de enrolar cabo (cablewound motors).

[005] Com motores completamente cheios de óleo, ambos o rotor e o estator são completamente circundados por ou imersos no líquido de barreira. O fluido de barreira para esta modalidade, portanto, deve ser um fluido dielétrico, por exemplo, um óleo dielétrico, para evitar um curto-circuito no motor.

[006] Com o motor blindado uma blindagem é fornecida entre o estator e o rotor e fecha de forma hermética o estator em relação ao rotor, com o rotor tipicamente sendo também protegido por uma camisa. Na modalidade como um motor blindado o fluido de barreira é tipicamente conduzido através do espaço entre o rotor e a blindagem.

[007] Com o motor de enrolar cabo, as linhas elétricas com as quais o enrolamento de estator é enrolado são circundadas por uma camisa eletricamente isolante.

[008] Uma vez que um curto-circuito provocado pelo fluido barreira não é possível no motor blindado e no motor de enrolar cabo, um fluido de barreira diferente de um fluido dielétrico pode também ser usado nestas modalidades. Isto é vantajoso, entre outras coisas, para diversas aplicações, pela razão que um fluido de barreira que tem possibilidades de resfriamento e de lubrificação que sejam tão ideais quanto possível pode ser selecionado sem levar em consideração suas propriedades de condutividade elétrica.

[009] São também conhecidas modalidades nas quais o próprio fluido de processo é usado como fluido de barreira para resfriar e lubrificar o motor, contudo é essencial para diversas aplicações que o motor seja suficientemente protegido contra uma penetração do fluido de processo. Hidrocarbonetos pesados como um fluido de processo, que são deixados como resíduos na destilação de petróleo, assim muito frequentemente contém substâncias quimicamente agressivas e/ou abrasivas, de modo que o fluido de processo pode produzir dano substancial em particular no acionador ou também nos mancais.

[0010] Assim, é uma função importante do fluido de barreira, em adição à lubrificação e ao resfriamento, proteger o acionador da bomba suficientemente contra a penetração de fluido de processo. O fluido de barreira é, com relação a isto, muito frequentemente conduzido em um circuito de resfriamento. O fluido de barreira é introduzido no acionador através de uma entrada e escoa através do acionador, por exemplo, através do espaço entre o rotor e a blindagem, e o mancal radial do eixo no lado da bomba é então drenado através de uma saída na região entre o acionador e a bomba. O fluido de barreira escoa desde esta saída através de um trocador de calor, de volta para a entrada. Para assegurar a circulação do fluido de barreira no circuito de resfriamento, é conhecido fornecer um impelidor auxiliar no lado do acionador afastado da bomba, com dito impelidor auxiliar sendo ajustado para rotação por meio do eixo acionado pelo motor e com isto afetando a circulação do fluido de barreira no circuito de resfriamento.

[0011] Um aparelho de injeção para reabastecimento de fluido de barreira é frequentemente fornecido adicionalmente, por meio do qual fluido de barreira adicional pode ser introduzido, seja no circuito de resfriamento fora da carcaça ou diretamente para o acionador através de uma abertura de entrada separada. Esta introdução adicional de fluido de barreira serve primeiramente para compensar perdas que surgem quando uma vazão tipicamente desprezível do fluido de barreira para o interior do fluido de processo é fornecida. Quando o fluido de barreira que escoa para fora do acionador escoa ao longo do eixo, o fluido de barreira não é drenado completamente através da saída, mas algo dele escoa ou flui ao longo do eixo para o interior da bomba e mistura aí com o fluido de processo. Este processo é intencional e desejável, uma vez que devido a este escoamento do fluido de barreira para o interior da bomba pode ser evitado, de maneira confiável, que inversamente o fluido de processo escoe da bomba ao longo do eixo na direção do acionador ou penetre no acionador. O fluido de barreira, portanto, bloqueia o trajeto inverso para o fluido de processo a partir da bomba para o interior do acionador, por meio do escoamento para o interior da bomba.

[0012] Para limitar o escoamento do fluido de barreira para o interior da bomba ou para restringi-lo a um valor adequado, um dispositivo para gerar um vazamento controlado de escoamento é fornecido no eixo, na proximidade de sua entrada para o interior da bomba. Este dispositivo pode, por exemplo, ser configurado na forma de uma vedação de anel deslizante, com o qual, como é conhecido, um contato físico direto está presente entre uma parte rotacionalmente fixada conectada ao eixo, e uma parte estacionária com relação à carcaça, ou pode ser configurada na forma de um restritor com o qual não há contato físico direto entre partes rotativas e partes estacionárias. Este dispositivo restritor sem contato é uma luva restritora, por exemplo.

[0013] Uma vez que, como já mencionado, tais unidades de acionamento de bomba devem ser operadas de forma extremamente confiável e livres de manutenção, como uma regra, durante um período de tempo mais longo em operação permanente em diversas aplicações, uma importância extremamente elevada está ligada à segurança operacional da bomba. Em particular deve ser assegurado, com fluidos agressivos ou fluidos de processo danosos ao acionador, que o acionador seja suficientemente protegido do fluido de processo. Este deveria também ser o caso quando perturbações surgem no sistema. Uma incidência possível e crítica é, por exemplo, uma perturbação no, ou uma falha do, aparelho de injeção para o fluido de barreira, uma vez que existe o risco com relação a isto de que uma quantidade muito grande de fluido de processo penetre no acionador e o danifique. Se o circuito de resfriamento para o fluido de barreira ainda trabalha de modo adequado, a unidade de acionamento de bomba pode de forma admissível, em princípio, também ainda trabalhar sem o aparelho de injeção, mas apenas se nenhuma mudança ocorrer no estado operacional da unidade de acionamento de bomba ou no sistema de resfriamento. Uma falha da, ou uma perturbação na injeção de fluido de barreira, portanto, não necessariamente deve requerer um desligamento da unidade de acionamento da bomba. Existe de modo absoluto, a possibilidade de continuar a operar a unidade durante pelo menos um certo período de tempo e de remediar a perturbação no aparelho de injeção durante este período de tempo.

[0014] Contudo, se existir uma redução do volume do fluido debarreira no acionador ou no circuito de resfriamento em uma falha do sistema de injeção, o fluido de processo é por assim dizer aspirado para o interior do acionador resultando em dano considerável deste. Em bombas para fluido em ebulição nas quais o acionador é tipicamente disposto abaixo da bomba, este efeito pode ser auxiliado pela gravidade. Uma redução de volume do fluido de barreira pode ter uma pluralidade de causas em adição a vazamentos indesejados, por exemplo, nas linhas. Por exemplo, a temperatura da água de resfriamento que é tipicamente usada para resfriar o fluido de barreira no trocador de calor pode cair, pelo que, o fluido de barreira resfria e contrai devido a razões térmicas. Ou, se a velocidade de rotação da bomba for reduzida, isto também resulta em uma redução de volume do fluido de barreira. Mesmo que a unidade de acionamento de bomba deva ser desligada, isto resulta finalmente em uma redução de volume do fluido de barreira. Então, existe assim o risco substancial de que o acionador seja danificado, ou mesmo destruído de forma irreparável, pelo fluido de processo.

[0015] A invenção é orientada para este problema. É, portanto, um objetivo da invenção fornecer uma unidade de acionamento de bomba para transportar um fluido de processo com a qual é também assegurado, em uma perturbação no suprimento com fluido de barreira, que nenhum dano surja no acionador devido ao fluido de processo. Esta unidade de acionamento de bomba deveria em particular também ser capaz de ser utilizada como uma bomba para fluido em ebulição.

[0016] O tema da invenção que satisfaz este objetivo está caracterizado pelos aspectos da reivindicação independente.

[0017] De acordo com a invenção uma unidade de acionamento de bomba é, portanto, proposta para transportar um fluido de processo tendo uma carcaça comum que circunda uma bomba que tem um impelidor para rotação ao redor de uma direção axial, e um acionamento para a bomba que tem um eixo para acionar o impelidor, que conecta o acionador à bomba e que tem um restritor que se estende ao redor do eixo e é disposto entre o impelidor e o acionador, com a carcaça tendo uma entrada de bomba e uma saída de bomba para o fluido de processo, com uma entrada sendo fornecida para um fluido de barreira, através da qual o fluido de barreira pode ser introduzido no acionador, e com uma saída sendo fornecida para o fluido de barreira, através da qual o fluido de barreira pode ser drenado da carcaça, e com uma pluralidade de câmaras de armazenamento para o fluido de barreira sendo fornecidas no eixo, na região entre o restritor e o acionador, as ditas câmaras de armazenamento são arranjadas uma atrás da outra em relação à direção axial com respectivas duas câmaras de armazenamento adjacentes estando em comunicação fluídica uma com a outra.

[0018] Se surge agora um estado de operação, por exemplo, devido a uma perturbação no suprimento para o fluido de barreira durante o qual um volume suficiente de fluido de barreira não é mais fornecido no acionador ou na carcaça para permitir um escoamento do fluido de barreira através do restritor para o interior da bomba, o fluido de processo começa a sair da bomba ao longo do eixo, e move através do restritor e para o interior da primeira das câmaras de armazenamento. Uma vez que esta última está ainda cheia com o fluido de barreira puro, uma mistura do fluido de processo com o fluido de barreira surge nesta, onde o fluido de processo é altamente diluído. Esta mistura de fluido de processo e de fluido de barreira então move, como fluido de barreira contaminado, para o interior da próxima câmara de armazenamento a qual está ainda cheia com fluido de barreira puro. O fluido de processo é então diluído ainda mais pelo fluido de barreira puro nesta câmara de armazenamento. Na última câmara de armazenamento, que é a mais próxima ao acionador, o fluido de processo está então diluído ao máximo. Mesmo se o fluido de barreira contaminado com o fluido de processo deva penetrar em seguida no acionador, o fluido de processo está tão diluído que nenhum dano ocorre ao acionador.

[0019] Na ocorrência de tal perturbação durante a qual um volume suficiente de fluido de barreira não é mais fornecido, existem então duas possibilidades. A primeira possibilidade é que a perturbação seja tão séria que não possa ser remediada em prazo curto. A unidade de acionamento de bomba então deve ser desligada, com um isto sendo assegurado pelo projeto de acordo com a invenção, que apenas uma pequena quantidade, se há alguma, de fluido de processo altamente diluído possa penetrar no acionador na forma do fluido de barreira contaminado, no desligamento da bomba, o que, contudo, não resulta em qualquer dano à bomba. Um desligamento seguro da unidade de acionamento da bomba é assim assegurado, sem o acionador ser danificado pelo fluido de processo que penetra com relação a isto.

[0020] A segunda possibilidade é que a perturbação possa ser remediada em um período de tempo relativamente breve. A unidade de acionamento de bomba não deve ser desligada neste caso. Como descrito acima na ocorrência da perturbação, o fluido de processo é diluído sucessivamente nas câmaras de armazenamento dispostas uma atrás da outra na direção axial. Se a perturbação está agora remediada, uma quantidade suficiente de fluido de barreira puro é novamente fornecida. Ele então comprime o fluido de barreira contaminado para fora das câmaras de armazenamento na direção da bomba, de modo que fluido de barreira contaminado seja lavado para fora das câmaras de armazenamento para dentro da bomba. Isto também se aplica de uma maneira análoga ao caso em que uma quantidade específica de fluido de barreira contaminado com fluido de processos já penetrou no acionador. Este é então também drenado para fora do acionador pelo suprimento do fluido de barreira puro, de modo que dano ao acionador pelo fluido de processo seja impedido de forma efetiva.

[0021] Assim é assegurado em cada caso que na ocorrência de tal perturbação é impedido o dano ao acionador pelo fluido de processo, seja restabelecendo o suprimento de fluido de barreira puro, ou por um desligamento controlado e seguro da unidade de acionamento da bomba.

[0022] Uma vantagem particular do projeto de acordo com a invenção com as câmaras de armazenamento pode ser vista no fato de que nenhum arranjo de vedação do eixo é requerido entre o acionador e o mancal radial fornecido no acionador no lado da bomba e a bomba, no qual não há contato físico direto entre uma parte rotativa - que é uma parte conectada de maneira rotativamente fixa ao eixo - e uma parte estacionária com relação à carcaça, que é uma vedação de anel deslizante, por exemplo. O restritor e as câmaras de armazenamento trabalham sem contato, no sentido que não tocam o eixo rotativo. Isto é em particular vantajoso em tais projetos nos quais o fluido de processo está em uma pressão muito elevada, por exemplo, pelo menos 20 MPa (200 bar) e/ou têm uma temperatura muito elevada, por exemplo, pelo menos 400°C. Vedações de anel deslizante são, a saber, em particular problemáticas e menos seguras operacionalmente em tais aplicações, por exemplo, por que uma contrapressão surge em uma redução de volume do fluido de barreira no acionador, a qual é aplicada sobre a vedação de anel deslizante. O projeto sem contato de acordo com a invenção é, em contraste, caracterizado por uma segurança operacional mais elevada e uma suscetibilidade menor à perturbação.

[0023] É preferido por razões técnicas de produção que cada câmara de armazenamento seja projetada como um espaço anelar ao redor da direção axial.

[0024] De acordo com uma modalidade preferida, duas respectivas câmaras de armazenamento adjacentes estão em comunicação fluídica através de um espaço de restrição com o eixo, respectivamente, formando uma superfície limite do espaço de restrição.

[0025] O número adequado de câmaras de armazenamento depende naturalmente da respectiva aplicação, ou da configuração específica da unidade de acionamento de bomba, por exemplo, no volume disponível para o fluido de barreira no acionador, ou o tamanho e a potência da bomba, ou no fluido de processo a ser transportado. Isto foi provado ter sucesso na prática por pelo menos três e no máximo dez câmaras de armazenamento a serem fornecidas.

[0026] Em uma modalidade preferida, pelo menos uma das câmaras de armazenamento é fornecida na carcaça, por exemplo, como uma ranhura conformada em anel que se estende ao redor do eixo.

[0027] Modalidades tais são também possíveis, nas quais pelo menos uma das câmaras de armazenamento é fornecida no eixo, por exemplo, como uma ranhura conformada em anel que se estende sobre a periferia do eixo.

[0028] É particularmente preferido por razões técnicas de produção, que todas as câmaras de armazenamento sejam fornecidas na carcaça.

[0029] Em uma modalidade preferida, a saída e a entrada do fluido de barreira são conectadas uma à outra por uma linha, de modo que um circuito de resfriamento seja formado para o fluido de barreira, com o circuito de resfriamento compreendendo um trocador de calor.

[0030] Para permitir uma configuração que seja tão compacta e tão simples quanto possível, é vantajoso que o trocador de calor para o circuito de resfriamento seja instalado na carcaça. O trocador de calor pode, por exemplo, ser fixado à carcaça por meio de uma conexão de flange ou por meio de uma conexão de parafuso.

[0031] De acordo com uma modalidade preferida, um aparelho de injeção é fornecido para reabastecer encher o fluido de barreira.

[0032] Um dimensionamento adequado das câmaras de armazenamento depende naturalmente do respectivo projeto da unidade de acionamento de bomba, em particular do volume disponível para o fluido de barreira e, portanto, deve ser determinado para o caso de aplicação específico. As câmaras de armazenamento preferivelmente têm um volume total que é pelo menos tão grande e preferivelmente duas vezes tão grande quanto a mudança de volume provocada de maneira térmica ao fluido de barreira no circuito de resfriamento, em uma redução de temperatura do fluido de barreira por um valor pré-definível. No respectivo caso de aplicação, aquele volume pode, portanto, ser determinado primeiro, por exemplo, o qual é fornecido para o fluido de barreira no circuito total de resfriamento, incluindo o volume disponível no acionador. A mudança de temperatura é, além disto, avaliada, a qual pode tipicamente ocorrer no estado operacional no fluido de barreira localizado no circuito de resfriamento. A mudança de volume do fluido de barreira, que é provocada por tal mudança de temperatura, pode agora ser calculada para o fluido de barreira utilizado no caso da aplicação, com a ajuda do coeficiente térmico de expansão. Um valor é então selecionado como o volume total de todas as câmaras de armazenamento, o qual é pelo menos tão grande e que é preferivelmente duas vezes tão grande quanto a mudança de volume determinada do fluido de barreira.

[0033] É vantajoso para diversas aplicações que o volume total de todas as câmaras de armazenamento seja pelo menos 0,5% e no máximo 4%, preferivelmente no máximo 3%, do volume fornecido para o fluido de barreira no circuito de resfriamento.

[0034] Em uma modalidade preferida a carcaça é projetada como uma carcaça de pressão, preferivelmente para uma pressão operacional de pelo menos 20 MPa (200 bar).

[0035] É vantajoso que um número de aplicações práticas que a unidade de acionamento de bomba seja projetada para um fluido de processo que tem uma temperatura de mais do que 400°C.

[0036] O projeto de acordo com a invenção é em particular adequado para tal unidade de acionamento de bomba na qual o acionador é disposto abaixo da bomba em relação à vertical ou é disposto junto à bomba em relação à horizontal. Com relação à posição normal de uso da unidade de acionamento de bomba, isto significa que a bomba é disposta acima ou próxima ao acionador na carcaça comum.

[0037] Uma modalidade particularmente importante para a prática é quando a unidade de acionamento de bomba é projetada como uma bomba para fluido em ebulição para a circulação de um fluido de processo.

[0038] Outras medidas e modalidades vantajosas da invenção resultam das reivindicações dependentes.

[0039] A invenção será explicada em mais detalhe a seguir, com referência às modalidades e ao desenho. Elas estão mostradas no desenho esquemático parcialmente em seção:Figura 1: uma representação esquemática parcialmente em seção de uma modalidade de uma unidade de acionamento de bomba de acordo com a invenção;Figura 2: uma representação em seção ampliada do restritor e das câmaras de armazenamento da modalidade da Figura 1 no eixo entre o acionador e a bomba;Figura 3: como a Figura 2, porém para uma primeira variante do dispositivo restritor;Figura 4: como a Figura 2, porém para uma segunda variante do dispositivo restritor; eFigura 5: um diagrama para ilustrar a concentração do fluido de processo nas câmaras de armazenamento na ocorrência de uma perturbação.

[0040] A Figura 1 mostra em uma representação esquemática parcialmente em seção uma modalidade de uma unidade de acionamento de bomba, de acordo com a invenção, para transportar um fluido de processo que é designada como um todo pelo numeral de referência 1. A unidade de acionamento de bomba 1 compreende uma bomba 2 que é projetada como uma bomba centrífuga, e um acionamento que é projetado como um motor elétrico. A bomba 2 e o acionador 3 são dispostos em uma carcaça comum 4 que circunda o acionador 3 e a bomba 2. A carcaça 4 compreende uma parte carcaça superior 41, bem como uma parte carcaça inferior 42, que são conectadas em vedação uma à outra por meio de conexões de parafuso (não mostrado), ou por uma conexão de flange.

[0041] A unidade de acionamento de bomba 1 nesta modalidade é especificamente projetada como uma bomba para fluido em ebulição. Como mencionado inicialmente, bombas para fluido em ebulição são unidades de acionamento de bomba que são usadas para processos de leito fluidizado ou processos de leito em ebulição na indústria de processamento de hidrocarbonetos. Estes processos são usados para purificar, por exemplo, para dessulfurizar hidrocarbonetos pesados que permanecem, por exemplo, na refinaria de petróleo no fundo das colunas de separação, e/ou para quebrá-los para hidrocarbonetos mais leves que podem, então, ser usados de maneira mais econômica como destilados. Óleo para trabalho pesado que permanece na refinação de petróleo pode ser chamado, como um exemplo aqui para hidrocarbonetos pesados. Em um processo conhecido, a substância de partida, que são os hidrocarbonetos pesados tal como o óleo combustível pesado, é aquecida e misturada com hidrogênio, e é então fornecida como fluido de processo para o reator de leito fluidizado ou reator de leito em ebulição. A purificação ou quebra do fluido de processo tem lugar então no reator com a ajuda de catalisadores que são mantidos em suspensão no reator, para assegurar um contato que é tão íntimo quanto possível com o fluido de processo. Uma bomba para fluido em ebulição, que é tipicamente instalada diretamente no reator, é usada para o suprimento do reator com o fluido de processo, ou para a circulação do fluido de processo.

[0042] Uma vez que o fluido de processo está em uma pressão muito elevada de, por exemplo, pelo menos 20 MPa (200 bar) e a uma temperatura muito elevada de, por exemplo, mais do que 400°C devido ao processo, a bomba de ebulição também deve ser projetada para tais pressões e temperaturas. Com relação a isto, a carcaça 4 da bomba de ebulição 1 projetada como uma unidade de acionamento de bomba, cuja carcaça circunda a bomba 2 e o acionador 3, é projetada como uma carcaça de pressão que pode seguramente suportar estas pressões operacionais elevadas de, por exemplo 20 MPa (200 bar) ou mais. Em adição, a bomba para fluido em ebulição é também projetada tal que ela possa transportar sem risco um fluido de processo quente, que tem uma temperatura de mais do que 400°C.

[0043] Referência é, portanto, feita com caráter de exemplo a seguir, para o caso de aplicação, importante para a prática para a qual a unidade de acionamento de bomba 1 é projetada como tal bomba para fluido em ebulição. Contudo, é entendido que a invenção não está restringida a tais modalidades ou aplicações. A unidade de acionamento de bomba 1 de acordo com a invenção pode também ser projetada para outras aplicações, por exemplo, como uma bomba submersível que é completamente ou parcialmente submersa em um líquido, por exemplo água, durante operação. A invenção é em particular adequada para aquelas unidades de acionamento de bomba nas quais o acionador 3 é disposto abaixo da bomba 2 em relação à vertical (bomba vertical), ou nas quais o acionador 3 é disposto junto à bomba 2 com relação à horizontal (bomba horizontal). Uma representação de uma modalidade como uma bomba horizontal, neste aspecto, corresponde, por exemplo, a uma representação que resulta de uma rotação da Figura 1 por 90 graus.

[0044] Na modalidade da unidade de acionamento de bomba 1 de acordo com a invenção, como uma bomba para fluido em ebulição mostrada na Figura 1, a bomba 2 é disposta acima do acionador 3 em relação à posição normal de uso, que está mostrada na Figura 1. A bomba 2 é projetada como uma bomba centrífuga com um impelidor 21 que tem uma pluralidade de palhetas e que gira ao redor de uma direção axial A no estado operacional. A carcaça 4 tem uma entrada de bomba 22 que é aqui disposta acima do impelidor 21, bem como uma saída de bomba 23 que é aqui disposta lateralmente na carcaça 4. O impelidor 21 transporta o fluido de processo que é aqui o fluido com os hidrocarbonetos pesados, por exemplo, óleo combustível pesado, a partir da entrada da bomba 22 até a saída da bomba 23, que é diretamente conectada ao reator.

[0045] O acionador 3 é fornecido para acionar o impelidor 21 e é aqui projetado, em uma maneira conhecida por si mesma, como um motor elétrico blindado. O acionador 3 compreende um rotor disposto para dentro 31 bem como um estator disposto para fora 32 circundando o rotor 31. Uma blindagem 33 é fornecida entre o rotor 31 e o estator 32 e veda o estator de maneira hermética em uma maneira conhecida em relação ao rotor 31. O rotor 31 é fixado ou conectado de maneira rotativa a um eixo 5 que se estende na direção axial A e que é conectado, por outro lado, de modo rotativamente fixo ao impelidor 21 da bomba 2, de modo que a bomba 2 pode ser acionada pelo acionador 3.

[0046] Um mancal radial 6 respectivo é fornecido para o suporte radial do eixo 5 diretamente acima e diretamente abaixo do acionador 3 em relação à direção axial A. Um mancal axial 7 para o eixo 5 é fornecido abaixo do mancal radial 6 no fundo, de acordo com a representação. Além disto, um impelidor de circulação 8 para um fluido de barreira é fornecido na extremidade inferior do eixo 5 de acordo com a representação; ele é do mesmo modo conectado de maneira fixa em rotação ao eixo 5 e é projetado como um impelidor radial. Sua função será explicada mais abaixo. O impelidor de circulação 8 pode também ser fornecido entre a bomba 2 e o acionador 3 no eixo 5.

[0047] A bomba 2 transporta o fluido de processo da entrada da bomba 22 até a saída da bomba 23 durante a operação da bomba. No caso de hidrocarbonetos pesados tal como óleo combustível pesado como o fluido de processo, mas também com outros fluidos de processo, por exemplo, substâncias quimicamente agressivas ou fluidos contaminados, é necessário tomar medidas contra o fluido de processo penetrar ou pelo menos contra ele penetrar em uma quantidade danosa no acionador 3. Tal penetração seria possível, por exemplo, se o fluido de processo sair da bomba 2 ao longo do eixo 5 e, como consequência penetra no acionador 3 ao longo do eixo 5. Por esta razão, um fluido de barreira é fornecido, por exemplo, um óleo, em particular um óleo lubrificante ou um óleo refrigerante, cuja função é impedir a penetração de fluido de processo no acionador 3. Em adição, o fluido de barreira também satisfaz a função como um fluido de resfriamento de dissipação de calor e de lubrificação do acionador 3 bem como dos mancais radiais 6 e o mancal axial 7 como um lubrificante. O calor a ser dissipado do fluido de barreira compreende ao mesmo tempo o calor que é gerado pelo acionador 3 durante a sua operação e o calor que é transferido do fluido de processo quente para o eixo 5 ou para a carcaça 4. Enquanto a pressão de processo no acionador 3 e na bomba 2 seja substancialmente a mesma, a temperatura operacional na bomba 2 é consideravelmente mais elevada do que no acionador 3. Enquanto, por exemplo, o impelidor 21 substancialmente adota a mesma temperatura que o fluido de processo que é aqui acima de 400°C, por exemplo, a temperatura no acionador 3 é muito mais baixa, por exemplo de 60°C centígrados na região. O fluido de barreira assim também tem a função de dissipar o calor transferido do impelidor quente 21 para o eixo 5.

[0048] Ambas, uma entrada 43 para o fluido de barreira através da qual o fluido de barreira pode ser introduzido no acionador 3, e uma saída 44 para o fluido de barreira através da qual o fluido de barreira pode ser drenado da carcaça 4, são fornecidas na carcaça 4 para o suprimento com fluido de barreira. Como mostrado na Figura 1, a saída 44 está preferivelmente em comunicação fluídica com a entrada 43, de modo que o fluido de barreira é conduzido em um circuito de resfriamento. Este circuito de resfriamento, além disto, compreende um trocador de calor 9 que é fornecido fora da carcaça 4, e no qual o fluido de barreira dá saída a seu calor para um meio de transferência de calor, por exemplo, para água.

[0049] A entrada 43 para o fluido de barreira é fornecida de acordo com a representação, na extremidade inferior da carcaça 4, de modo que o fluido de barreira não apenas escoa através do acionador 3, mas também através dos dois mancais radiais 6, bem como através do mancal axial 7, pelo qual eles são lubrificados e resfriados. Acima do mancal radial superior 6, de acordo com a representação, o fluido de barreira é então conduzido à saída 44 e move-se através da linha 91 para o trocador de calor 9, onde o fluido de barreira dá saída a calor. O fluido de barreira é então conduzido do trocador de calor 9 de volta através da linha 91 para a entrada 43, na qual, o circuito de resfriamento é completado.

[0050] O impelidor de circulação já mencionado 8, que é acionado pelo eixo 5, serve para circular o fluido de barreira através do circuito de resfriamento. A entrada 43 é disposta oposta ao impelidor de circulação 8, de modo que o fluido de circulação 8 aspire o fluido de barreira através da entrada 43 na direção axial A. O fluido de barreira transportado pelo impelidor de circulação 8 escoa através do mancal axial 7, através do mancal radial inferior 6 e é então introduzido no acionador 3, escoa através do espaço aquele entre o motor 31 e a blindagem 33, sai do acionador 3, escoa através do mancal radial superior 6 e é então conduzido para a saída 44, a partir de onde o fluido de barreira é circulado através da linha 91 e do trocador de calor 9 de volta para a entrada 44.

[0051] A penetração de fluido de processo nos mancais 6 e 7, e em particular no acionador 3, é impedida pelo fluido de barreira que circula no circuito de resfriamento uma vez que o fluido de barreira que escoa bloqueia a passagem para o fluido de processo ao longo do eixo 5 para o interior do acionador 3.

[0052] Para aumentar ainda mais a segurança operacional da unidade de acionamento de bomba 1 e, por exemplo, para compensar flutuações de volume do fluido de barreira no circuito de resfriamento, um aparelho de injeção 92 é, além disto, fornecido para reabastecimento ou para alimentar fluido de barreira para o circuito de resfriamento. O aparelho de injeção 92, que não está mostrado em detalhe, compreende uma fonte de, ou um recipiente de armazenamento para o fluido de barreira e é conectado ao circuito de resfriamento através de uma válvula de retenção 93. É possível com relação a isto, como mostrado na Figura 1, que o aparelho de injeção 92 seja conectado à parte do circuito de resfriamento disposta fora da carcaça 4, isto é, por exemplo, a linha 91, ou uma abertura de entrada separada é fornecida na carcaça 4, através da qual o fluido de barreira pode ser introduzido no circuito de resfriamento pelo aparelho de injeção 92.

[0053] Durante a operação normal, isto é, sem problemas da unidade de acionamento de bomba 1, um aparelho de injeção 92 é usado para compensar um escoamento de vazamento desejado e coLntrolado do fluido de barreira ao longo do eixo 5 para o interior da bomba 2. O fluido de barreira que sai do acionador 34 e que escoa através do mancal radial superior 6 não é drenado completamente através da saída 44. Algo do fluido de barreira gera um escoamento de vazamento ao longo do eixo 5 para o interior da bomba 2 e lá mistura com o fluido de processo o que, contudo, não tem quaisquer efeitos negativos. É impedido de maneira eficiente, por meio deste escoamento de vazamento para o interior da bomba 2, que fluido de processo possa escoar na direção inversa ao longo do eixo 5 para fora da bomba 2. A quantidade de fluido de barreira requerida para este escoamento de vazamento é contínuamente suprida para o circuito de resfriamento pelo aparelho de injeção 92, isto é, em operação normal o aparelho de injeção 92 substitui a quantidade de fluido de barreira que é introduzida no fluido de processo pelo escoamento de vazamento. O aparelho de injeção 92, além disto, compensa mudanças de volume do fluido de barreira localizado no circuito de resfriamento. Tais mudanças de volume podem ocorrer, por exemplo, em mudanças da velocidade da bomba 2 ou em mudanças de temperatura ou durante a partida ou o desligamento da unidade de acionamento de bomba 1.

[0054] O escoamento de vazamento é tipicamente não particularmente forte e corresponde, por exemplo, a aproximadamente 20 a 30 litros por hora em operação normal.

[0055] Se uma perturbação ocorre agora no aparelho de injeção 92 ou no sistema de injeção para o fluido de barreira, por exemplo, se existe uma falha no aparelho de injeção 92 de modo que o aparelho de injeção 92 não possa ressuprir qualquer fluido de barreira ou apenas fluido de barreira insuficiente para o circuito de resfriamento, isto não produz inevitavelmente o perigo de que o acionador 3 seja danificado pelo fluido de processo que penetra, uma vez que fluido de barreira suficiente é ainda circulado no circuito de resfriamento para manter o fluido de processo afastado do acionador 3.

[0056] Se existe agora, adicionalmente, uma redução de volume do fluido de barreira localizado no circuito de resfriamento durante tal perturbação do aparelho de injeção 92, pode ocorrer um estado no qual não existe mais volume suficiente de fluido de barreira disponível no acionador 3 ou na carcaça 4 para impedir um escoamento do fluido de processo ao longo do eixo 5 para fora da bomba 2 na direção do acionador 3. Tal redução de volume pode ter uma pluralidade de causas. Por exemplo, a temperatura do meio de transferência de calor, por exemplo, água de resfriamento, para o qual o fluido de barreira retira calor no trocador de calor 9, pode cair ou a velocidade, isto é, a velocidade de rotação da bomba 2 cai, ou a unidade de acionamento de bomba 1 é desligada.

[0057] Para também proteger o acionador 3 de forma suficiente contra uma penetração de fluido de processo naqueles estados nos quais existe uma redução de volume do fluido de barreira localizado no circuito de resfriamento, de acordo com a invenção, uma combinação é fornecida no eixo 5 na região entre a bomba 2 e o acionador 3 e está indicada como um todo pelo numeral de referência 10, e compreende um restritor 13 e uma pluralidade de câmaras de armazenamento 11. A Figura 2 mostra uma representação em seção ampliada desta combinação 10 da modalidade da Figura 1. A combinação 10 compreende uma pluralidade de câmaras de armazenamento 11, cinco aqui, para o fluido de barreira, que são arranjadas uma atrás da outra com relação à direção axial A, com duas câmaras de armazenamento adjacentes respectivas 11 estando em comunicação fluídica. Esta comunicação fluídica é preferivelmente configurada como um espaço de restrição 12 como mostrado na Figura 2, com o eixo 5 respectivamente formando uma superfície limite do espaço de restrição 12. O espaço de restrição é apenas caracterizado pelo numeral de referência 12 para as duas câmaras de armazenamento 11 no topo, de acordo com a representação na Figura 2. As outras câmaras de armazenamento 11 estão naturalmente também em comunicação fluídica através de tal espaço de restrição 12.

[0058] O restritor 13, que é aqui configurado como uma luva restritora 13 que se estende ao redor do eixo 5 em uma maneira conhecida por si mesma sem contatar o eixo 5, dessa forma é disposta entre aquela câmara de armazenamento 11 que é a mais próxima da bomba 2 ou do impelidor 21, que é a câmara de armazenamento mais ao topo 11 de acordo com a representação, e com o impelidor 21 da bomba 2. A luva restritora 13 é disposta ou instalada como estacionária em relação à carcaça 4. A luva restritora 13 é configurada de tal modo que limita o volume de escoamento do fluido de barreira para o interior da bomba 2 para um escoamento de vazamento controlado em operação normal, isto é, sem problemas da unidade de acionamento de bomba 1. É entendido que a configuração do restritor como uma luva restritora 13 deve ser apenas entendida à guisa de exemplo. Cada aparelho conhecido por si mesmo com o qual um escoamento de vazamento controlado do fluido de barreira possa ser gerado em uma maneira sem contato é adequado como o restritor 13. Por exemplo, a superfície do restritor 13 que faceia com o sentido do eixo 5 pode ser lisa ou não estruturada.

[0059] Também é possível que o restritor 13 seja configurado como um restritor em labirinto 13 que tem, em uma maneira conhecida, diversas ranhuras e barras sobre sua superfície que faceia com o sentido do eixo 5, no qual as ditas ranhuras e barras formam um perfil como um pente que é comumente chamado de labirinto.

[0060] As cinco câmaras de armazenamento 11 (vide Figura 2) são aqui, cada uma, configuradas como espaços anulares que se estendem ao redor do eixo 5. Com relação a isto, todas as câmaras de armazenamento 11 são fornecidas na carcaça 4 ou e em um componente que é estacionário em relação à carcaça e que circunda o eixo 5, As câmaras de armazenamento 11 podem, por exemplo, ser produzidas por meio de processos de usinagem de corte na carcaça 4.

[0061] Na modalidade mostrada na Figura 2, todas as cinco câmaras de armazenamento 11 têm o mesmo volume; o volume total de todas as câmaras de armazenamento 11 é assim cinco vezes o volume de uma câmara de armazenamento 11. É entendido que não é necessário que todas as câmaras de armazenamento 11 tenham o mesmo volume; por via de regra é possível configurar as câmaras de armazenagem 11 com diferentes volumes.

[0062] Em operação normal, sem problema da unidade de acionamento de bomba 1, como já descrito, o fluido de barreira é circulado no circuito de resfriamento por meio do impelidor de circulação 8, com o retorno do fluido de barreira para a saída 44 ocorrendo, por exemplo, como mostrado de maneira esquemática na Figura 1, fora daquela câmara de armazenamento 11 que é a mais próxima ao acionador 3. Contudo, é também possível fornecer o retorno em um ponto diferente, por exemplo, entre o acionador 3 e a câmara de armazenamento 11 disposta mais perto dele.

[0063] O fluido de barreira, contudo, não é retornado completamente através da saída 44, mas existe um escoamento de vazamento controlado do fluido de barreira a partir do acionador 3 através das cinco câmaras de armazenamento 11 e da luva restritora 13 para o interior da bomba 2. Este escoamento de vazamento impede de maneira confiável que fluido de processo seja capaz de escoar na direção inversa da bomba 2 ao longo do eixo 5 na direção do acionador. O volume de líquido de barreira que é introduzido pelo escoamento de vazamento controlado para o interior da bomba 2 e assim para o interior do fluido de processo, é perdido para o circuito de resfriamento, mas é substituído por meio do aparelho de injeção 92 com novo fluido de barreira que é introduzido para o interior do circuito de resfriamento.

[0064] Se, como já descrito, existe agora uma perturbação no ressuprimento do fluido de barreira, por exemplo, uma falha do aparelho de injeção 92, de modo que nenhum fluido de barreira ou fluido de barreira insuficiente possa ser de suprido, e existe então um estado que não produz qualquer redução de volume do fluido de barreira no circuito de resfriamento, a configuração com as câmaras de armazenamento 11 para o fluido de barreira de acordo com a invenção, protege o acionador 3 em uma maneira suficiente de uma penetração da barreira, como será explicado a seguir com referência à Figura 2.

[0065] Uma falha do reabastecimento de fluido de barreira em conjunto com uma redução de volume do fluido de barreira no circuito de resfriamento, tem o resultado que o fluido de processo pode sair agora da bomba 2 ao longo do eixo 5 ou ser aspirado para fora na direção do acionador 3, dependendo das circunstâncias. Isto está indicado na Figura 2 pelas setas fornecidas dotadas do símbolo de referência P. O fluido de processo então primeiro move para o interior da primeira câmara de armazenamento 11 que é a mais próxima da bomba 2. Esta câmara de armazenamento 11, como todas as outras câmaras de armazenamento 11, também está ainda cheia com um fluido de barreira puro que é aí armazenado. Como resultado, existe uma mistura do fluido de processo com o fluido de barreira nesta primeira câmara de armazenamento 11, onde o fluido de processo é altamente diluído. O fluido de processo está mostrado de maneira simbólica na Figura 2 pelos seis pequenos traços (sem numerais de referência) nas câmaras de armazenamento 11. O agora já consideravelmente diluído fluido de processo move-se através do espaço de restrição 12 para o interior da próxima câmara de armazenamento 11 que está inicialmente ainda completamente cheia com fluido de barreira puro. Nesta câmara de armazenamento 11, o fluido de processo já diluído é diluído ainda mais pelo fluido de barreira antes que esta outra mistura diluída possa avançar através do próximo espaço de restrição 12 para o interior da câmara de armazenamento adjacente 11. Este processo é continuado até e para o interior daquela câmara de armazenamento 11 que é a mais próxima do acionador 3. O fluido de processo é diluído ao máximo nesta última câmara de armazenamento 11 antes do acionador 3. O fluido de processo altamente diluído pode apenas mover através do mancal radial 6 para o interior do acionador 3 a partir desta última câmara 11, como está indicado na Figura 2 pela seta que tem o símbolo de referência P1.

[0066] O fluido de processo na última câmara de armazenamento 11 antes do acionador 3 que pode, opcionalmente, avançar para o interior do acionador 3, já está tão diluído por esta mistura com o fluido de barreira puro que ele inicialmente pode não provocar qualquer dano ao acionador 3.

[0067] Para efetuar uma mistura do fluido de processo com o fluido de barreira que seja tão boa quanto possível nas câmaras de armazenamento 11, pode ser vantajoso configurar o trajeto de escoamento para o fluido de processo através da combinação 10 com outras medidas, de tal modo que correntes parasitas ocorram para promover a mistura do fluido de processo com o fluido de barreira presente nas câmaras de armazenamento 11. Na modalidade de acordo com a Figura 2, uma pluralidade de ranhuras anulares 111 são fornecidas no eixo 5 por esta razão pela qual cada uma é disposta de forma oposta a uma das câmaras de armazenamento 11.

[0068] Se agora a perturbação no reabastecimento do fluido de barreira para o interior do circuito de resfriamento é remediada, isto é, por exemplo, se o aparelho de injeção 92 está novamente trabalhando de maneira adequada, o fluido de barreira contaminado com o fluido de processo é forçado pelo fluido de barreira recentemente suprido, tanto para fora do acionador 3 (se ele avançou até ele) quanto sucessivamente para fora das câmaras de armazenamento 11 e é transportado para o interior da bomba 2. Depois desta lavagem do acionador 3 e das câmaras de armazenamento 11, o acionamento 3 e as câmaras de armazenamento 11 são então novamente enchidas com fluido de barreira de modo que operação normal possa ser continuada.

[0069] Uma proteção efetiva do acionador é naturalmente dependente da duração da perturbação na recuperação de fluido de barreira para o interior do circuito de resfriamento. Se leva muito tempo até que esta perturbação seja remediada, ou se, por exemplo, um vazamento não desejado no circuito de resfriamento ocorrer devido a linhas danificadas ou pontos de conexão que vazam, a configuração de acordo com a invenção ainda torna possível que a unidade de acionamento de bomba possa ser desligada sem haver qualquer risco de que o fluido de processo possa penetrar no acionador em uma quantidade danosa para o acionador 3 durante o processo de desligamento.

[0070] A Figura 5 ilustra a operação da modalidade de acordo com a invenção da combinação 10 com as câmaras de armazenamento 11 na ocorrência de uma perturbação. No caso específico mostrado na Figura 5, a perturbação compreende o aparelho de injeção falhando, de modo que o fluido de barreira novo não possa mais ser introduzido no circuito de resfriamento. Em adição, um resfriamento do fluido de barreira por 10K ocorre no circuito de resfriamento, por exemplo, por uma redução da velocidade do acionador 3 e/ou por uma mudança de temperatura no meio de transferência de calor, por exemplo, água refrigerante, do trocador de calor 9. As cinco câmaras de armazenamento 11 (vide Figura 2) têm um volume total que corresponde a aproximadamente 1,3% do volume do circuito de resfriamento, com o volume do circuito de resfriamento sendo composto do volume disponível para o fluido de barreira no acionador 3 e dos volumes no trocador de calor 9, na linha 91, bem como em todas as conexões entre a entrada 43 e a saída 44. Um óleo é usado como o fluido de barreira que tem um coeficiente de expansão térmica com relação ao volume de 0,7x10-3/K.

[0071] O diagrama na Figura 5 mostra o desenvolvimento com o tempo do volume relativo VP do fluido de processo para as cinco câmaras de armazenamento 11 (vide Figura 2). O tempo T é introduzido no eixo horizontal e o volume relativo VP do fluido de processo em uma das câmaras de armazenamento 11 no eixo vertical. A curva K1 mostra o volume relativo VP para a primeira câmara de armazenamento 11 que é a câmara de armazenamento 11 que está mais próximo da bomba 2 ou do impelidor 21. Esta é a câmara de armazenamento mais ao topo 11 de acordo com a representação na Figura 2. As curvas K1, K2. K3. K4, K5 mostram em uma maneira análoga o volume relativo do fluido de processo nas câmaras de armazenamento adjacentes 11, com a numeração das câmaras de armazenamento 11 correspondendo à ordem mostrada na Figura 2. Isto é, a curva K2 indica o volume relativo VP do fluido de processo na segunda câmara de armazenamento 11 que é disposta diretamente adjacente à primeira câmara de armazenamento 11, etc. Consequentemente, a curva K5 indica o volume relativo VP do fluido de processo naquela câmara de armazenamento 11 que é a mais próxima do acionador 3.

[0072] Sobre o eixo de tempo t1 indica o tempo no qual o fluido de processo começa a penetrar na primeira câmara de armazenamento na ocorrência da perturbação descrita acima, isto é, pouco antes do tempo t1 todas as câmaras de armazenamento 11 ainda estão apenas cheias com fluido de barreira puro. Do tempo t1 em diante, o fluido de processo avança para o interior da primeira câmara de armazenamento 11 em uma vazão constante. Esta vazão é aproximadamente tal que uma quantidade de fluido de processo penetra na primeira câmara de armazenamento 11 por intervalo de tempo t2-t1 que corresponde a aproximadamente um quarto do volume da primeira câmara de armazenamento 11.

[0073] O diagrama na Figura 5 ilustra de modo claro o efeito de diluição crescente de câmara de armazenamento para a câmara de armazenamento que resulta pela mistura do fluido de processo com o fluido de barreira. Em um tempo t10, de acordo com a curva K1, a porção de volume relativo do fluido de processo na primeira câmara de armazenamento 11 já aumentou para mais do que 90%, enquanto que, de acordo com a curva K5 a porção de volume relativo do fluido de processo na última câmara de armazenamento 11 está apenas a aproximadamente um quarto, que é aproximadamente 25%.

[0074] Está assim assegurado que durante um período de tempo mais longo, se for o caso, somente o fluido de processo altamente diluído pode avançar para o interior do acionador 3, o que tipicamente não resulta em dano ao acionador 3.

[0075] Uma vantagem particular da modalidade de acordo com a invenção é em relação a que nenhum arranjo de vedação é requerido entre o acionador 3 ou o mancal radial superior 6 e a bomba 2 que seja baseado em um contato físico direto entre partes rotativas e partes estacionárias. É portanto, aqui também possível, em particular, dispensar as vedações de anel deslizante que especificamente provaram ser problemáticas e sujeitas a perturbação em altas temperaturas e/ou altas pressões de processo.

[0076] Duas variantes para a modalidade das câmaras de armazenamento 11 ainda serão descritas a seguir com referência à Figura três e à Figura 4. Com relação a isto, apenas as diferenças da modalidade mostrada na Figura 2 serão observadas. Todas as explicações precedentes também se aplicam a uma mesma maneira análoga a estas duas variantes.

[0077] Na primeira variante, mostrada na Figura 3, um total de quatro câmaras de armazenamento 11 são arranjadas uma atrás da outra em relação à direção axial da qual cada uma é configurada como um espaço anular ao redor da direção axial A. Todas as câmaras de armazenamento 11 são os fornecidas no eixo 5 nesta modalidade.

[0078] Na segunda variante, mostrada na Figura 4, um total de seis câmaras de armazenamento 11 são dispostas uma atrás da outra em relação à direção axial da qual cada uma é configurada como um espaço anular ao redor da direção axial A. As câmaras de armazenamento 11 nesta modalidade são fornecidas alternadamente na carcaça 4 ou em uma parte estacionária em relação à carcaça e no eixo 5. Com relação a isto, as câmaras de armazenamento 11 fornecidas na carcaça 4 têm volumes diferentes, aqui um volume maior do que fornecido no eixo 5.

[0079] As modalidades da combinação 10 com o restritor 13 e as câmaras de armazenamento 11 mostradas nas Figuras 2 a 4 são naturalmente apenas para serem entendidas como exemplares. Inúmeras modificações são possíveis aqui, das quais somente algumas serão mencionadas a seguir.

[0080] As câmaras de armazenamento 11 configuradas como espaços anulares no eixo 5 ou na carcaça 4 estão, cada uma, mostradas nas Figuras 2 a 4 com uma seção transversal retangular em uma seção ao longo da direção axial A. Esta seção transversal pode também ter naturalmente formas diferentes, por exemplo, a seção transversal pode ser conformada em U ou conformada em V.

[0081] As câmaras de armazenamento 11 podem também ser configuradas como recortes como setor na carcaça 4 e/ou no eixo, isto é, as câmaras de armazenamento 11 não têm que se estender sobre toda a periferia ao redor do eixo 5.

[0082] Os volumes das câmaras de armazenamento individuais 11 podem também diferir (ver, por exemplo, a Figura 3); também os volumes destas câmaras de armazenamento 11, que são dispostas na carcaça 4 ou aquelas câmaras de armazenamento 11 que são dispostas no eixo.

[0083] Uma escolha adequada do número de câmaras de armazenamento 11 depende da respectiva aplicação. É vantajoso que um grande número de modalidades para pelo menos três câmaras de armazenamento 11 e no máximo dez câmaras de armazenamento 11 seja fornecido.

[0084] O volume total de todas as câmaras de armazenamento 11 pode também ser adaptado à respectiva aplicação. Como já mencionado, um volume total vantajoso das câmaras de armazenamento 11 pode ser determinado com referência à redução de volume do fluido de barreira no circuito de resfriamento, a ser esperada em operação ou no caso de perturbação. Foi provado ser vantajoso para um grande número de aplicações que o volume total de todas as câmaras de armazenamento 11 seja de pelo menos 0,5% e no máximo 4%, preferivelmente no máximo 3% e, especificamente, no máximo 2%, do volume disponível para o fluido de barreira no circuito de resfriamento.

Claims

1. Unidade de acionamento de bomba para transportar um fluido de processo, compreendendo:uma bomba tendo um impelidor (21) rotativo ao redor de uma direção axial (A);um acionamento (3) para a bomba (2), o acionamento (3) tem um eixo (5) configurado para acionar o impelidor (21), e que conecta o acionador (3) à bomba (2);um restritor (13) que se estende ao redor do eixo (5) e é disposto entre o impelidor (21) e o acionador (3);uma carcaça (4) tendo uma entrada de bomba (22) e uma saída de bomba (23) para o fluido de processo, uma entrada de barreira (43) para introduzir um fluido de barreira no acionador (3), e uma saída de barreira (44) para drenagem do fluido de barreira da carcaça (4), ecaracterizada pelo fato de que compreende aindauma pluralidade de câmaras de armazenamento (11) para o fluido de barreira fornecidas no eixo (5) na região entre o restritor (13) e o acionador (3), as câmaras de armazenamento (11) sendo arranjadas uma atrás da outra em relação à direção axial (A) com duas câmaras de armazenamento adjacentes da pluralidade de câmaras de armazenamento (11) estando em comunicação fluídica uma com a outra, a saída de barreira (44) e a entrada de barreira (43) estando em comunicação fluídica uma com a outra através de uma linha (91), de modo que um circuito de resfriamento seja formado para o fluido de barreira, com o circuito de resfriamento compreendendo um trocador de calor (9), ea pluralidade de câmaras de armazenamento (11) tendo um volume total que é pelo menos tão grande quanto uma mudança de volume induzida termicamente do fluido de barreira no circuito de resfriamento com base em uma mudança de temperatura estimada do fluido de barreira.

2. Unidade de acionamento de bomba de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de cada câmara de armazenamento da pluralidade de câmaras de armazenamento (11) ser configurada como um espaço de anel ao redor da direção axial (A).

3. Unidade de acionamento de bomba de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a pluralidade de câmaras de armazenamento adjacentes (11) estarem em comunicação fluídica através de um espaço de restrição (12) com o eixo (5) formando uma superfície limite do espaço de restrição (12).

4. Unidade de acionamento de bomba de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a pluralidade de câmaras de armazenamento incluem entre três e dez câmaras de armazenamento (11).

5. Unidade de acionamento de bomba de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de pelo menos uma das câmaras de armazenamento (11) está na carcaça (4).

6. Unidade de acionamento de bomba de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de pelo menos uma das câmaras de armazenamento (11) está no eixo (5).

7. Unidade de acionamento de bomba de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de cada uma das câmaras de armazenamento (11) está na carcaça (4).

8. Unidade de acionamento de bomba de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreende ainda um aparelho de injeção (92) configurado para reabastecer o fluido de barreira.

9. Unidade de acionamento de bomba de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o volume total da pluralidade de câmaras de armazenamento (11) ser pelo menos 0,5% e no máximo 4%, de um volume disponível para o fluido de barreira no circuito de resfriamento.

10. Unidade de acionamento de bomba de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a carcaça (4) é uma carcaça de pressão.

11. Unidade de acionamento de bomba de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a unidade de acionamento de bomba ser configurada para circular um fluido de processo que tem uma temperatura de mais do que 400°C.

12. Unidade de acionamento de bomba de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o acionador (3) ser disposto abaixo da bomba (2) em relação à vertical.

13. Unidade de acionamento de bomba de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a unidade de acionamento de bomba ser uma bomba para fluido em ebulição configurada para circulação de um fluido de processo.

14. Unidade de acionamento de bomba de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de o volume total da pluralidade de câmaras de armazenamento (11) ser 3% de um volume disponível para o fluido de barreira no circuito de resfriamento.

15. Unidade de acionamento de bomba de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de a carcaça (4) é uma carcaça de pressão para uma pressão operacional de pelo menos 20 MPa (200 bar).

16. Unidade de acionamento de bomba de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o acionador (3) ser disposto junto à bomba (2) em relação à horizontal.

17. Unidade de acionamento de bomba de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a entrada de barreira (43) é disposta ao longo da direção axial.