BR102021021872A2 - Bomba rotativa para transportar um fluido - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a uma bomba rotativa para transportar um fluido que é proposta, compreendendo um alojamento de bomba (2) com uma entrada (3) para receber o fluido tendo uma pressão de sucção (SP) e uma saída (4) para descarregar o fluido tendo uma pressão de descarga (DP), compreendendo ainda um impulsor (5) para transportar o fluido da entrada (3) para a saída (4) e para pressurizar o fluido da pressão de sucção (SP) de modo que o fluido seja descarregado com a pressão de descarga (DP), e um eixo (6) para girar o impulsor (5) em torno de uma direção axial (A), em que o impulsor (5) é configurado como um impulsor suspenso (5), em que uma câmara de pressão (15) está disposta a montante do impulsor (5) entre a entrada (3) e o impulsor (5), em que a câmara de pressão (15) é delimitada por uma parte estacionária (18) e uma parte rotativa (16), em que a parte estacionária (18) está configurada para ser estacionária em relação ao alojamento de bomba (2), em que a parte rotativa (16) está fixamente conectada ao eixo (6), em que o a parte rotativa (18) e a parte rotativa (16) são configuradas para se sobrepor em relação à direção axial (A), de modo que uma passagem de alívio (19) seja fornecida entre a parte rotativa (16) e a parte estacionária (18), em que a passagem de alívio (19) se estende da câmara de pressão (15) para um local de baixa pressão (17), e em que pelo menos uma linha de equilíbrio (30) é provida, a qual é configurada para fornecer o fluido com a pressão de descarga (DP) para a câmara de pressão (15).

Description

BOMBA ROTATIVA PARA TRANSPORTAR UM FLUIDO

[0001] A presente invenção refere-se a uma bomba rotativa para transportar um fluido de acordo com o preâmbulo da reivindicação de patente independente.

[0002] As bombas rotativas para transportar um fluido, por exemplo, um líquido como água, são usadas em muitas indústrias diferentes. Os exemplos são a indústria de petróleo e gás, a indústria de processamento de hidrocarbonetos, a indústria de geração de energia, a indústria química, a indústria de água e esgoto ou a indústria de papel e celulose. As bombas rotativas têm uma unidade hidráulica que compreende pelo menos um impulsor e, em muitos casos, uma voluta ou um difusor. Um eixo é provido para girar o (s) impulsor (es). O pelo menos um impulsor pode ser configurado, por exemplo, como um impulsor radial ou como um impulsor axial ou semiaxial ou como um impulsor helicoaxial. Um tipo específico de bomba rotativa é uma bomba rotativa com impulsor (es) suspenso (s). Em uma bomba de impulsor suspenso, o (s) impulsor (es) é/são montados na extremidade do eixo que gira o impulsor, o que significa que o eixo pende sobre seus rolamentos.

[0003] Uma bomba rotativa pode ser projetada como uma bomba de estágio único tendo apenas um impulsor montado no eixo ou como uma bomba de múltiplos estágios compreendendo uma pluralidade de impulsores, em que os impulsores são dispostos um após o outro no eixo. Em muitas aplicações, as bombas de impulsor suspenso são projetadas como bombas de estágio único. No entanto, em outras aplicações, a bomba de impulsor suspensa pode ser configurada como uma bomba de dois estágios com dois impulsores fixados em ou perto de uma extremidade do eixo.

[0004] Além disso, as bombas multifásicas são conhecidas configuradas como de estágio único ou como bombas de múltiplos estágios e ambos em um projeto suspenso e um projeto entre mancais. As bombas multifásicas são utilizadas em aplicações em que é necessário transportar um fluido de processo multifásico que compreende uma mistura de uma pluralidade de fases, por exemplo, uma fase líquida e uma fase gasosa. Um exemplo importante é a indústria de processamento de petróleo e gás, onde bombas multifásicas são usadas para transportar fluidos de hidrocarbonetos, por exemplo, para extrair o petróleo bruto do campo de petróleo ou para transporte de petróleo/gás através de oleodutos ou dentro de refinarias.

[0005] Os combustíveis fósseis geralmente não estão presentes na forma pura em campos de petróleo ou gás, mas como uma mistura multifásica que contém componentes líquidos, componentes de gás e possivelmente também componentes sólidos. Esta mistura multifásica de, por exemplo, petróleo bruto, gás natural, produtos químicos, água do mar e areia devem ser bombeados a partir do campo de petróleo ou de gás. Para tal transporte de combustíveis fósseis, são utilizadas bombas multifásicas capazes de bombear uma mistura líquido-gás que também pode conter componentes sólidos, areia, por exemplo

[0006] Em particular em bombas de impulsor suspenso, muitas vezes há um alto empuxo axial atuando no eixo que precisa ser apoiado por um mancal axial, que também é conhecido como mancal de escora. Isso é especialmente verdadeiro para bombas com um impulsor axial, semiaxial ou helicoaxial. A alta carga axial requer rolamentos axiais fortes e grandes, que são dispendiosos. Em algumas aplicações, o empuxo axial que atua no eixo é tão grande que não é mais possível usar rolamentos antifricção como rolamentos axiais. Então, rolamentos axiais ou de empuxo mais complicados e mais dispendiosos são necessários, por exemplo, rolamentos de almofada de inclinação. Esses rolamentos requerem um sistema de lubrificação adicional para o rolamento, o que aumenta os custos e a complexidade da bomba.

[0007] É, portanto, um objetivo da invenção propor uma bomba rotativa para transportar um fluido, a bomba tendo um impulsor suspenso, em que o impulso axial que deve ser transportado pelo rolamento axial (rolamento de s) é consideravelmente reduzido.

[0008] O assunto da invenção que satisfaz este objeto é caracterizado pelas características da reivindicação independente.

[0009] Assim, de acordo com a invenção, uma bomba rotativa para transportar um fluido é proposta, compreendendo um alojamento de bomba com uma entrada para receber o fluido tendo uma pressão de sucção e uma saída para descarregar o fluido tendo uma pressão de descarga, compreendendo ainda um impulsor para transportar o fluido da entrada para a saída e para pressurizar o fluido da pressão de sucção de modo que o fluido seja descarregado com a pressão de descarga e um eixo para girar o impulsor em uma direção axial, em que o impulsor é configurado como uma impulsor suspenso, em que uma câmara de pressão é disposta a montante do impulsor entre a entrada e o impulsor, em que a câmara de pressão é delimitada por uma parte estacionária e uma parte rotativa, em que a parte estacionária é configurada para ser estacionária em relação ao alojamento da bomba, em que a parte rotativa está fixamente conectada ao eixo, em que a parte estacionária e a parte rotativa são configuradas para se sobrepor em relação à direção axial, de modo que uma passagem de alívio seja fornecida entre a parte rotativa e a parte estacionária, em que a passagem de alívio se estende da câmara de pressão para um local de baixa pressão, e em que pelo menos uma linha de equilíbrio é fornecida, a qual é configurada para fornecer o fluido tendo a pressão de descarga para a câmara de pressão.

[0010] A câmara de pressão disposta entre a entrada da bomba e o impulsor da bomba juntamente com a passagem de alívio, através da qual o fluido pode vazar da câmara de pressão para o local de baixa pressão, funciona como um dispositivo de equilíbrio para, pelo menos, equilibrar parcialmente o impulso axial que é gerado pelo (s) impulsor (es) durante a operação da bomba. Durante a operação, a câmara de pressão, que está disposta no lado de baixa pressão do impulsor, é alimentada com o fluido pressurizado com a pressão de descarga. A parte rotativa que delimita a câmara de pressão equilibra pelo menos parcialmente o empuxo axial que é gerado pelo impulsor em rotação. A parte rotativa é fixamente conectada ao eixo da bomba de uma maneira à prova de torque. A parte rotativa define um lado frontal e um lado traseiro. O lado frontal é o lado voltado para o lado e que delimita a câmara de pressão. O lado traseiro é o lado voltado para o local de baixa pressão. O lado traseiro ou o local de baixa pressão está, por exemplo, em comunicação de fluido com a entrada, de modo que a pressão de sucção prevaleça no local de baixa pressão. Durante a operação, há um fluxo de vazamento através da passagem de alívio da câmara de pressão ao longo da parte rotativa para o local de baixa pressão. Devido à linha de equilíbrio, a pressão de descarga prevalece na câmara de pressão, que é maior do que a pressão prevalecente no local de baixa pressão, por exemplo, pressão de sucção. A diferença de pressão entre a câmara de pressão e o local de baixa pressão resulta em uma força axial ou um empuxo axial que é direcionado na direção oposta ao empuxo axial gerado pelo (s) impulsor (es) em rotação. Assim, o empuxo axial que deve ser suportado pelo rolamento axial ou de empuxo é pelo menos consideravelmente reduzido.

[0011] De acordo com uma modalidade preferida, o local de baixa pressão é conectado a uma linha de pressão de sucção, que é configurada para ajustar a pressão no local de baixa pressão a pressão de sucção. Como um exemplo, a linha de pressão de sucção pode conectar o local de baixa pressão à entrada. Esta é uma medida simples para garantir que a pressão de sucção também prevaleça no local de baixa pressão.

[0012] Além disso, é preferido que o impulsor seja configurado como um impulsor axial ou como um impulsor semiaxial ou como um impulsor helicoaxial. Uma vez que o impulso axial criado por estes tipos de impulsores é consideravelmente elevado, a invenção é particularmente adequada para bombas com um impulsor axial, helicoaxial ou semiaxial.

[0013] De acordo com uma configuração preferida, a bomba rotativa compreende uma câmara de descarga para receber o fluido do impulsor, em que a câmara de descarga está em comunicação de fluido com a saída e em que a linha de equilíbrio está conectada à câmara de descarga. Por meio da linha de equilíbrio consegue-se de forma bastante simples que durante o funcionamento a pressão de descarga prevaleça na câmara de pressão.

[0014] Além disso, é preferido que a bomba rotativa compreenda um difusor para receber o fluido do impulsor. Visto na direção do fluxo do fluido, o difusor é disposto a jusante do impulsor, mais particularmente entre o impulsor e a câmara de descarga. Como é conhecido na técnica, o difusor estático transforma energia cinética (velocidade) em pressão.

[0015] De acordo com uma modalidade particularmente preferida, a parte estacionária compreende um elemento de guia de fluxo que se alarga em relação à direção radial, quando visto a partir da entrada, em que o elemento de guia de fluxo é configurado para guiar o fluido da entrada para uma câmara de sucção anular na frente do impulsor.

[0016] Além disso, é preferido que a bomba rotativa compreenda uma pluralidade de nervuras para fixar o elemento de guia de fluxo ao alojamento da bomba, em que cada nervura se estende do elemento de guia de fluxo na direção radial ao alojamento da bomba. Por exemplo, a bomba rotativa compreende quatro nervuras, que são distribuídas de forma equidistante ao longo da circunferência do elemento de guia de fluxo.

[0017] Em relação à modalidade tendo o elemento de guia de fluxo sendo fixado ao alojamento de bomba por meio das nervuras, é preferido que pelo menos uma linha de equilíbrio seja disposta dentro de uma das nervuras, porque esta é uma solução bastante simples para conectar a linha de equilíbrio à câmara de pressão.

[0018] Dependendo da quantidade de fluido que deve ser fornecido à câmara de pressão, pode ser vantajoso que a bomba rotativa compreenda uma pluralidade de linhas de equilíbrio, em que, de preferência, cada linha de equilíbrio é disposta dentro de uma das nervuras. Obviamente, também é possível que mais de uma linha de equilíbrio esteja disposta na mesma nervura.

[0019] Em algumas modalidades, a parte rotativa é configurada como um componente separado, que é fixado ao eixo e disposto entre o impulsor e uma extremidade do eixo. Esta parte rotativa separada também é configurada de forma a delimitar a câmara de pressão. A parte rotativa é conectada ao eixo de maneira à prova de torque.

[0020] Em outras modalidades, a parte rotativa é formada integralmente com o impulsor. Em outras palavras, o impulsor é configurado de forma que o impulsor também constitua a parte rotativa que delimita a câmara de pressão.

[0021] De acordo com uma configuração preferida, o local de baixa pressão compreende uma câmara anular que está disposta axialmente adjacente ao impulsor no lado oposto à entrada. Nesta configuração, o impulsor e a parte rotativa estão dispostos em relação à direção axial entre a câmara de pressão e a câmara anular, de modo que uma face axial da parte rotativa delimite a câmara de pressão e uma face axial do impulsor delimite a câmara anular.

[0022] É outra medida preferida que o impulsor compreenda uma pluralidade de furos de alívio, com cada furo de alívio se estendendo completamente através do impulsor em relação à direção axial. Por meio dos furos de alívio também é possível conectar o local de baixa pressão com a entrada, de modo que a pressão de sucção também prevaleça no local de baixa pressão. Os referidos furos de alívio podem ser fornecidos como uma alternativa à linha de pressão de sucção. No entanto, também é possível que a bomba rotativa compreenda tanto a linha de pressão de sucção quanto os furos de alívio no impulsor.

[0023] De preferência, cada furo de alívio descarrega no local de baixa pressão.

[0024] De acordo com uma modalidade preferida, a bomba rotativa é configurada para transportar um fluido de processo multifásico, por exemplo, uma mistura de uma fase líquida e uma fase gasosa. A proporção da fase gasosa no fluido de processo multifásico é comumente descrita pela fração de volume de gás adimensional (GVF) designando a proporção de volume do gás no fluido de processo multifásico. A bomba rotativa de acordo com a invenção pode ser configurada, por exemplo, para transportar um fluido de processo multifásico com uma GVF de até 40% ou até mais.

[0025] Para muitas aplicações, é preferível que a bomba rotativa seja configurada como uma bomba de estágio único tendo exatamente um impulsor. No entanto, também é possível configurar a bomba rotativa de acordo com a invenção como uma bomba multiestágios, por exemplo, como uma bomba de dois estágios com dois impulsores dispostos um após o outro no eixo.

[0026] Outras medidas e modalidades vantajosas da invenção tornar-se-ão evidentes a partir das reivindicações dependentes.

[0027] A invenção será explicada em mais detalhes a seguir com referência às modalidades da invenção e com referência aos desenhos. São mostrados em uma representação esquemática:

[0028] Figura 1: uma vista esquemática em corte transversal de uma primeira modalidade de uma bomba rotativa de acordo com a invenção,

[0029] Figura 2: uma vista em perspectiva de um impulsor helicoaxial,

[0030] Figura 3: uma vista em corte transversal de um impulsor semiaxial, e

[0031] Figura 4: uma vista esquemática em corte transversal de uma segunda modalidade de uma bomba rotativa de acordo com a invenção.

[0032] A Figura 1 mostra uma vista esquemática em corte transversal de uma primeira modalidade de uma bomba rotativa de acordo com a invenção, que é designada em sua entidade com o número de referência 1. A bomba rotativa 1 é projetada como uma bomba multifásica de estágio único 1 para transportar um fluido de processo multifásico, por exemplo, uma mistura de uma fase líquida e uma fase gasosa.

[0033] A bomba rotativa 1 compreende um corpo de bomba 2 com uma entrada 3 e uma saída 4. A entrada 3 está disposta no lado da sucção e recebe o fluido com uma pressão de sucção SP. A saída 4 está disposta em um lado de descarga e descarrega o fluido tendo uma pressão de descarga DP, em que a pressão de descarga DP é maior do que a pressão de sucção SP. A bomba 1 compreende ainda um impulsor 5 com uma pluralidade de lâminas 51 para transportar o fluido da entrada 3 para a saída 4 e para pressurizar o fluido da pressão de sucção SP de modo que o fluido seja descarregado na saída 4 com a pressão de descarga DP.

[0034] Uma vez que a primeira modalidade da bomba rotativa 1 compreende apenas um impulsor 5, a bomba é configurada como uma bomba de estágio único.

[0035] O impulsor 5 é montado fixamente de uma maneira à prova de torque em um eixo 6 para girar o impulsor 5 em torno de uma direção axial A. A direção axial A é definida pelo eixo de rotação do eixo 6. Uma direção perpendicular à direção axial A é referida como uma direção radial.

[0036] Uma unidade de rolamento 7 é provida para suportar o eixo 6 em relação à direção axial A e em relação à direção radial. A unidade de mancal 7 pode compreender um ou mais mancal radial (não mostrado) e um mancal axial (não mostrado). Um rolamento radial também é conhecido como rolamento de encosto e um rolamento axial também é conhecido como rolamento de impulso. O (s) rolamento (s) radial (si) está/estão apoiando o eixo 6 em relação à direção radial e o rolamento axial está apoiando o eixo da bomba 5 em relação à direção axial A. Todos os rolamentos podem ser projetados como rolamentos antifricção. Obviamente, também é possível que pelo menos um dos rolamentos seja concebido como outro tipo de rolamento, e. como um rolamento hidrodinâmico.

[0037] O impulsor 5 é configurado como um impulsor suspenso 5, o que significa que o impulsor 5 é montado no eixo 6 em ou próximo a uma extremidade 61 do eixo 6. Assim, o eixo 6 que gira o impulsor 5 projeta seus rolamentos, que estão dispostos na unidade de rolamento 7.

[0038] O impulsor 5 é configurado como um impulsor axial 5 e, mais particularmente, como um impulsor helicoaxial 5. Isso será explicado com mais detalhes posteriormente.

[0039] A jusante do impulsor 5, um difusor estacionário 8 é disposto tendo uma pluralidade de palhetas difusoras estacionárias 81 para guiar o fluido que sai do impulsor helicoaxial 5. O difusor 8 também é configurado como um difusor helicoaxial 8. Como é conhecido na técnica, o difusor 8 transforma a energia cinética do fluido (velocidade) em pressão hidrostática. A jusante do difusor 8, o fluido é guiado para uma câmara de descarga anular 9, que está disposta radialmente para fora do difusor 8 e que circunda o difusor 8. A câmara de descarga 9 está em comunicação de fluido com a saída 4 da bomba 1, de modo que o fluido pressurizado pode ser descarregado com a pressão de descarga DP da câmara de descarga 9 através da saída 4.

[0040] Como já mencionado, o impulsor 5 da primeira modalidade da bomba rotativa 1 é de preferência configurado como um impulsor axial 5 e mais especificamente como um impulsor helicoaxial 5. Impulsores helicoaxiais 5 e bombas multifásicas helicoaxiais 1 como tais são conhecidos na técnica. A figura 2 mostra uma vista em perspectiva do impulsor helicoaxial 5 e do difusor helicoaxial estacionário 8 disposto a jusante e adjacente ao impulsor 5 em relação à direção axial A. Na figura 2, uma parte do alojamento de bomba 2 foi removido para tornar visível o impulsor helicoaxial 5. O impulsor helicoaxial 5 tem pelo menos uma, mas geralmente a pluralidade de lâminas 51. Cada lâmina 51 estende-se helicoidalmente em torno de um cubo do impulsor 5 ou do eixo 6, respectivamente.

[0041] A bomba rotativa 1 compreende ainda um elemento de guia de fluxo 10, que está disposto na frente do impulsor 5 entre a entrada 3 e o impulsor 5. O elemento de guia de fluxo 10 tem uma forma geralmente em formato de cuba e é de preferência rotacionalmente simétrico em relação à direção axial A. Quando visto a partir da entrada 3 em direção ao impulsor 5, o elemento de guia de fluxo 10 está se alargando em relação à direção radial, de modo que o fluido que entra na bomba 1 através da entrada 3 na direção axial A é suavemente guiado pelo elemento de guia de fluxo 10 para uma câmara de sucção anular 11, que está disposta diretamente na frente do impulsor 5 em relação à direção axial A. A partir da câmara de sucção anular 11 adjacente ao impulsor 5, o fluido entra no impulsor 5 em uma direção geralmente axial A.

[0042] O elemento de guia de fluxo 10 está disposto estacionário em relação ao alojamento de bomba 2. De preferência, uma pluralidade de nervuras 12 é provida para fixar o elemento de guia de fluxo 10 ao alojamento de bomba 2. Cada nervura 12 se estende a partir do elemento de guia de fluxo 10 na direção radial ao corpo da bomba 2. Cada nervura 12 é fixada ao corpo da bomba 2 com uma de suas extremidades e fixada ao elemento de guia de fluxo 10 com a outra de suas extremidades. Na primeira modalidade da bomba rotativa 1, existem quatro nervuras 12 providas, que são distribuídas de forma equidistante ao longo da circunferência do elemento de guia de fluxo 10.

[0043] Durante a operação da bomba rotativa 1, o fluido com a pressão de sucção SP entra na bomba 1 através da entrada 3 na direção axial A e é então guiado pelo elemento de guia de fluxo 10 para a câmara de sucção anular 11, que está disposta a montante e adjacente ao impulsor 5. O impulsor 5 com as lâminas 51 pressuriza o fluido e transporta o fluido para o difusor 8. A jusante do difusor 8, o fluido é guiado para a câmara de descarga 9 e de lá sai da bomba rotativa 1 através da saída 4 com a pressão de descarga DP.

[0044] De acordo com a invenção, a bomba rotativa 1 compreende ainda uma câmara de pressão 15 que está disposta a montante do impulsor 5 entre a entrada 3 e o impulsor 5. Assim, a câmara de pressão 15 está disposta no lado de sucção da bomba 1 ou do impulsor 5. Durante o funcionamento da bomba 1, a câmara de pressão 15 é alimentada com fluido pressurizado com a pressão de descarga DP. O fluido é permitido vazar da câmara de pressão 15 ao longo de uma parte rotativa 16, que está fixamente conectada ao eixo 6, na direção axial A para um local de baixa pressão 17, onde uma baixa pressão prevalece sendo menor do que a pressão de descarga DP. A maior pressão de descarga DP atuando em uma face axial 161 da parte rotativa 16 na câmara de pressão 15 resulta em uma força F atuando no eixo 6 na direção axial A em direção ao local de baixa pressão 17. Assim, a força F se contrapõe e equilibra pelo menos parcialmente a força axial gerada pelo impulsor em rotação 5. De acordo com a representação na figura 1, a força F atua para a direita, enquanto a força axial gerada pelo impulsor atua para a esquerda.

[0045] Na primeira modalidade da bomba rotativa 1, a câmara de pressão 15 é delimitada por uma parte estacionária 18 e a parte rotativa 16, que é fixada ao eixo 6 de uma maneira à prova de torque. A parte rotativa 16 tem a face axial 161 que delimita e está voltada para a câmara de pressão 15. A parte estacionária 18 é configurada para ser estacionária em relação ao corpo da bomba 2. De preferência, a parte estacionária 18 compreende o elemento de guia de fluxo 10 ou a parte estacionária 18 constitui o elemento de guia de fluxo 10.

[0046] Como pode ser visto na figura 1, a parte estacionária 18 e a parte rotativa 16 são configuradas para se sobrepor em relação à direção axial A, de modo que uma passagem de alívio anular 19 seja formada entre a parte rotativa 16 e a parte estacionária 18. No que diz respeito à direção axial A, a passagem de alívio 19 se estende da câmara de pressão 15 até o local de baixa pressão 17. A passagem de alívio 19 também é conhecida como labirinto. A passagem de alívio 19, ou labirinto, respectivamente, está disposta no lado de sucção do impulsor 5, isto é, a montante do impulsor 5 entre a entrada 3 e o impulsor 5 em relação à direção axial A.

[0047] De preferência, a pressão prevalecente no local de baixa pressão 17 é a pressão de sucção SP.

[0048] Na primeira modalidade da bomba rotativa 1, a parte rotativa 16 é configurada como um componente separado que é fixado ao eixo 6 e disposto em relação à direção axial A entre o impulsor 5 e a extremidade 61 do eixo 6. A extremidade 61 do eixo 6 está localizada dentro da câmara de pressão 15.

[0049] O local de baixa pressão 17 compreende duas câmaras anulares que se estendem em torno do eixo 6, ou seja, uma primeira câmara anular 171 que está interposta entre a parte rotativa 16 e o impulsor 5 em relação à direção axial A e uma segunda câmara anular 172 que está disposta axialmente adjacente ao impulsor 5 no lado do impulsor 5 voltado para longe da entrada 3. Isto significa que, em relação à direção axial A, o impulsor 5 está interposto entre a primeira câmara anular 171 e a segunda câmara anular 172. A primeira câmara anular 171 está em comunicação de fluido com a câmara de sucção anular 11 por meio de uma folga anular 20 disposta entre a parte estacionária 18 e o impulsor 5 em relação à direção axial A. A folga anular 20 garante que a pressão de sucção SP prevaleça na primeira câmara anular 171. A passagem de alívio 19 se estende da câmara de pressão 15 para a primeira câmara anular 171 do local de baixa pressão 17.

[0050] Entre o impulsor 5, que está girando durante a operação, e o difusor estacionário 8, um labirinto adicional (folga anular) é provido, através do qual uma parte do fluido pressurizado pelo impulsor 5 vaza para a segunda câmara anular 172 do local de baixa pressão 17, onde prevalece a pressão de sucção SP

[0051] O impulsor 5 compreende uma pluralidade de furos de alívio 21, em que cada furo de alívio 21 se estende completamente através do impulsor 5 em relação à direção axial. De preferência, cada furo de alívio 21 se estende paralelamente ao eixo da bomba 6. Na primeira modalidade da bomba rotativa 1, cada furo de alívio 21 conecta a primeira câmara anular 171 com a segunda câmara anular 172. Assim, os furos de alívio 21 garantem que a sucção a pressão SP também prevaleça na segunda câmara anular 172.

[0052] Como uma medida opcional adicional ou como alternativa aos furos de alívio 21, também é possível conectar o local de baixa pressão 17 a uma linha de pressão de sucção 25, que está configurada para ajustar a pressão no local de baixa pressão 17 para a pressão de sucção SP. Como um exemplo, a linha de pressão de sucção 25 pode conectar a segunda câmara anular 172 do local de baixa pressão 17 à entrada 3 ou qualquer outro local, onde a pressão de sucção SP prevalece.

[0053] Para fornecer o fluido pressurizado tendo a pressão de descarga DP para a câmara de pressão 15, pelo menos uma linha de equilíbrio 30 é fornecida. De preferência, a pelo menos uma linha de equilíbrio 30 está conectada à câmara de descarga 9 e se estende de lá para a câmara de pressão 15, de modo que o fluido pressurizado tendo a pressão de descarga DP possa fluir da câmara de descarga 9 através da linha de equilíbrio 30 para a câmara de pressão 15. Basicamente, existem muitas modalidades possíveis para a linha de equilíbrio 30. Por exemplo, cada comunicação de fluido entre a câmara de descarga 9 ou a saída 4 e a câmara de pressão 15 pode constituir a linha de equilíbrio 30.

[0054] Na primeira modalidade da bomba rotativa 1, pelo menos uma linha de equilíbrio 30 está disposta dentro de uma das nervuras 12 fixando o elemento de guia de fluxo 10 ao alojamento da bomba 2. A linha de equilíbrio 30 pode compreender um primeiro furo 31 que se estende na direção radial através de uma das nervuras 12 para a câmara de pressão 15, e um segundo furo 32 conectando o primeiro furo 31 com a câmara de descarga 9. Durante a operação da bomba 1, o fluido pressurizado tendo a pressão de descarga DP flui da câmara de descarga 9 através do segundo furo 32 e o primeiro furo 31 para a câmara de pressão 15. A partir da câmara de pressão 15, os fluidos fluem através da passagem de alívio anular 19 para a primeira câmara anular 171 do local de baixa pressão 17 onde a pressão de sucção SP prevalece. Consequentemente, há uma queda de pressão sobre a passagem de alívio 19 da pressão de descarga DP prevalecente na câmara de pressão 15 para a pressão de sucção SP predominante no local de baixa pressão 17, mais particularmente na primeira câmara anular 171. A diferença da pressão de descarga DP vezes a face axial 161 exposta à pressão de descarga DP de um lado e a pressão de sucção SP vezes a face da parte rotativa 16 que delimita a primeira câmara anular 171 e exposta à pressão de sucção SP do outro lado gera a força F, que pelo menos diminui o empuxo axial que deve ser transportado pelo rolamento axial para o eixo 6.

[0055] Dependendo do fluxo de fluido, que é necessário para manter a pressão de descarga DP na câmara de pressão 15, pode ser vantajoso fornecer mais de uma linha de equilíbrio 30, cada uma das quais fornece o fluido pressurizado para a câmara de pressão 15. Por exemplo, na primeira modalidade da bomba rotativa 1 em cada uma das nervuras 12, uma linha de equilíbrio 30 pode ser fornecida, conforme indicado pela linha tracejada com o número de referência 30 na figura 1. De preferência, cada linha de equilíbrio 30 está conectada à câmara de descarga 9. Em outras modalidades, pode haver pelo menos uma nervura 12, na qual mais de uma linha de equilíbrio é fornecida. Em ainda outras modalidades, há pelo menos uma nervura 12, na qual uma linha de equilíbrio é disposta e pelo menos uma nervura 12, na qual nenhuma linha de equilíbrio está disposta.

[0056] A bomba rotativa de estágio único 1 mostrada na figura 1 é projetada como uma bomba horizontal, o que significa que durante a operação o eixo 6 se estende horizontalmente, isto é, a direção axial A é perpendicular à direção da gravidade. Em particular, a bomba rotativa 1 mostrada na figura 1 pode ser projetada, por exemplo, como uma bomba 1 do tipo de bomba OH2 de acordo com API 610.

[0057] Deve ser entendido que a invenção não se restringe a este tipo de bomba rotativa 1. Em outras modalidades, a bomba rotativa pode ser configurada como uma bomba de multiestágios, em particular como uma bomba de dois estágios com dois impulsores suspensos. Além disso, a bomba rotativa de acordo com a invenção também pode ser configurada como uma bomba monofásica para transportar um fluido monofásico, em particular um líquido.

[0058] Numa variante da primeira modalidade da bomba rotativa 1, o impulsor 5 está configurado como um impulsor semiaxial 5. Os impulsores semiaxiais são por vezes também referidos como impulsores de fluxo misto. A figura 3 mostra uma vista em corte transversal de um impulsor semiaxial 5. O impulsor semiaxial 5 compreende um cubo 52 e uma pluralidade de pás 51 dispostas no cubo 52. O fluido flui em direção ao impulsor 5 na direção axial A. O influxo do fluido é indicado pela seta com o número de referência I. O cubo 52 e as pás 51 são configurados de modo que o fluido saia do impulsor 5 em uma direção, que está entre a direção axial A e a direção radial. A direção na qual o fluido sai do impulsor 5 é indicada pela seta com o número de referência O. Como pode ser visto, o ângulo entre a seta O e a direção axial A é maior do que zero e menor do que 90°, por exemplo, aproximadamente 45°. O impulsor semiaxial 5 semelhante ao impulsor helicoaxial 5 também é adequado para lidar com fluidos de processo multifásicos, de modo que o impulsor semiaxial 5 transporta eficientemente o fluido, mesmo se o fluido contiver uma fase gasosa. Na figura 3, apenas o impulsor 5 é mostrado. Os outros componentes, por exemplo, o elemento de guia de fluxo 10 não são mostrados e podem ser configurados de uma maneira análoga como foi descrito em relação à figura 1.

[0059] A Figura 4 mostra uma vista esquemática em corte transversal de uma segunda modalidade de uma bomba rotativa 1 de acordo com a invenção.

[0060] Na seguinte descrição da segunda modalidade da bomba rotativa 1, apenas as diferenças em relação à primeira modalidade são explicadas em mais detalhes. As explicações em relação à primeira modalidade e à sua variante também são válidas da mesma forma ou de forma análoga para a segunda modalidade. Os mesmos números de referência designam as mesmas características que foram explicadas com referência à primeira modalidade ou características funcionalmente equivalentes.

[0061] Em comparação com a primeira modalidade, é a principal diferença, que na segunda modalidade da bomba rotativa 1, a parte rotativa 16 seja formada integralmente com o impulsor 5. Em outras palavras, o impulsor 5 é configurado para também constituir a parte rotativa 16 que delimita a câmara de pressão 15. Uma vez que o impulsor 5 e a parte rotativa 16 são formados integralmente como um único componente, os furos de alívio 21 são dispostos mais externamente em relação à direção radial e em comparação com a primeira modalidade. Os furos de alívio 21 são dispostos com uma distância na direção radial do eixo de rotação do eixo 6, que é pelo menos tão grande quanto a distância da passagem de alívio 19 do eixo de rotação do eixo. Além disso, a primeira câmara anular 171 do local de baixa pressão 17 está disposta entre a parte estacionária 18 e o impulsor 5. Na segunda modalidade, também, a primeira câmara anular está em comunicação de fluido com a câmara de sucção anular 11 por meio da lacuna anular 20.

Claims (15)

1. Bomba rotativa para transportar um fluido, compreendendo um alojamento de bomba (2) com uma entrada (3) para receber o fluido com uma pressão de sucção (SP) e uma saída (4) para descarregar o fluido com uma pressão de descarga (DP), compreendendo ainda um impulsor (5) para transportar o fluido da entrada (3) para a saída (4) e para pressurizar o fluido da pressão de sucção (SP) de modo que o fluido seja descarregado com a pressão de descarga (DP), e um eixo (6) para girar o impulsor (5) em torno de uma direção axial (A), em que o impulsor (5) é configurado como um impulsor suspenso (5), CARACTERIZADA pelo fato de que uma câmara de pressão (15) está disposta a montante do impulsor (5) entre a entrada (3) e o impulsor (5), em que a câmara de pressão (15) é delimitada por uma parte estacionária (18) e uma parte rotativa (16), em que a parte estacionária (18) é configurada para ser estacionária em relação ao alojamento da bomba (2), em que a parte rotativa (16) está fixamente conectada ao eixo (6), em que a parte estacionária (18) e a parte rotativa (16) são configuradas para se sobrepor em relação à direção axial (A), de modo que uma passagem de alívio (19) seja provida entre a parte rotativa (16) e a parte estacionária (18), em que a passagem de alívio (19) se estende da câmara de pressão (15) para um local de baixa pressão (17), e em que pelo menos uma linha de equilíbrio (30) é provida, a qual é configurada para fornecer o fluido com a pressão de descarga (DP) para a câmara de pressão (15).
2. Bomba rotativa, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o local de baixa pressão (17) está conectado a uma linha de pressão de sucção (25), que está configurada para ajustar a pressão no local de baixa pressão (17) para a pressão de sucção (SP)
3. Bomba rotativa, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADA pelo fato de que o impulsor (5) é configurado como um impulsor axial ou como um impulsor semiaxial ou como um impulsor helicoaxial.
4. Bomba rotativa, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende uma câmara de descarga (9) para receber o fluido do impulsor (5), em que a câmara de descarga (9) está em comunicação de fluido com a saída (4), e em que a linha de equilíbrio (30) está conectada à câmara de descarga (9).
5. Bomba rotativa, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende um difusor (8) para receber o fluido do impulsor (5).
6. Bomba rotativa, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADA pelo fato de que a parte estacionária (18) compreende um elemento de guia de fluxo (10) que se alarga em relação à direção radial, quando visto a partir da entrada (3), em que o elemento de guia de fluxo (10) é configurado para guiar o fluido da entrada (3) para uma câmara de sucção anular (11) na frente do impulsor (5).
7. Bomba rotativa, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende uma pluralidade de nervuras (12) para fixar o elemento de guia de fluxo (10) ao alojamento de bomba (2), em que cada nervura (12) se estende a partir do elemento de guia de fluxo (10) na direção radial ao alojamento de bomba (2).
8. Bomba rotativa, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma linha de equilíbrio (30) está disposta dentro de uma das nervuras (12).
9. Bomba rotativa, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 8, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende uma pluralidade de linhas de equilíbrio (30), em que cada linha de equilíbrio (30) está disposta dentro de uma das nervuras (12).
10. Bomba rotativa, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADA pelo fato de que a parte rotativa (16) é configurada como um componente separado, que é fixado ao eixo (6) e disposto entre o impulsor (5) e uma extremidade (61) do eixo (6).
11. Bomba rotativa, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADA pelo fato de que a parte rotativa (16) é formada integralmente com o impulsor (5).
12. Bomba rotativa, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADA pelo fato de que o impulsor (5) compreende uma pluralidade de furos de alívio (21), com cada furo de alívio (21) se estendendo completamente através do impulsor (5) em relação à direção axial (A).
13. Bomba rotativa, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADA pelo fato de que cada furo de alívio (21) descarrega no local de baixa pressão (17).
14. Bomba rotativa, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que é configurada para transportar um fluido de processo multifásico.
15. Bomba rotativa, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que é configurada como uma bomba de estágio único tendo exatamente um impulsor (5).

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