BR112017006439B1

BR112017006439B1 - Equipamento rotativo e equipamento rotativo incluindo um mancal de empuxo configurado para servir como vedação

Info

Publication number: BR112017006439B1
Application number: BR112017006439-1A
Authority: BR
Inventors: Andrew J. Devitt
Original assignee: New Way Machine Components, Inc
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2015-09-29
Publication date: 2023-01-31
Also published as: CA2962898A1; BR112017006440A2; JP2017530315A; JP6781693B2; US20190049019A1; US10030666B2; JP2017531142A; WO2016054077A1; EP3201497A4; EP3201497A1; CA2962897A1; BR112017006439A2; EP3201439A1; US20160091094A1; EP3201439A4; WO2016054084A1; US10100932B2; CA2962897C; JP6853168B2; US20160090991A1

Abstract

EQUIPAMENTO ROTATIVO E EQUIPAMENTO ROTATIVO INCLUINDO UM MANCAL DE EMPUXO CONFIGURADO PARA SERVIR COMO VEDAÇÃO. É descrita uma vedação de mancal de empuxo sem ventilação e tendo meios porosos. O mancal de empuxo tendo meios porosos pode incluir um mancal de empuxo primário com meios porosos, que também serve como um anel de vedação incluindo meios porosos, posicionado sobre uma câmara, e uma porta conectada à câmara, e passagens condutoras para comunicar fluido pressurizado para as câmaras através das portas do anel primário. O mancal de empuxo sem ventilação e com meios porosos também pode incluir um gás de processamento tratado fornecido à porta que fica mais próxima do gás de processamento não tratado, a uma pressão que é mais elevada do que o gás de processamento não tratado. Um gás inerte (ou fluido em um estado líquido) pode ser fornecido à porta restante, a uma pressão igual à do gás de processamento não tratado. Uma certa quantidade de gás de processamento tratado pode fluir em direção ao gás de processamento não tratado, e impedir que o gás não tratado entre na vedação de meios porosos.

Description

Referência A Pedidos De Patente Relacionados

[001] Este pedido de patente reivindica o benefício dos pedidos de patente provisórios n° U.S. 62 / 113.172, depositado em 6 de fevereiro de 2015; 62 / 057.066, depositado em 29 de setembro de 2014; e 62 / 057.058, depositado em 29 de setembro de 2014, cujos conteúdos são aqui incorporados como referência na sua totalidade, na presente descrição.

Campo Da Invenção

[002] Este pedido de patente provê uma tecnologia de meios porosos externamente pressurizados para servirem como um mancai de empuxo e vedação em aplicações relacionadas a turbomáquinas.

Antecedentes Da Invenção

[003] As aplicações relacionadas a turbomáquinas, tais como, mas não limitadas a, compressores centrífugos (daqui em diante um compressor centrífugo será usado como exemplo principal), requerem vedação de eixo para evitar fugas de gás de processamento para a atmosfera, ou migração de gás de processamento através das vedações ou no lado dos mancais do equipamento. Existe uma variedade de mecanismos de vedação de eixo, incluindo, mas não se limitando a, vedações do tipo labirinto (uma vedação radial), anéis de vedação por película de óleo (uma vedação radial), vedações de contato mecânico (uma vedação facial), e o tipo mais elaborado de vedação de eixo - a vedação por gás seco (uma vedação facial). As vedações por gás seco proporcionam a melhor barreira contra vazamento (fuga) dentre todos os tipos de vedações, e são, portanto, consideradas como a melhor tecnologia do estado da técnica anterior para comparação com a presente invenção. As vedações por gás seco utilizam anéis rotativos contendo ranhuras de tamanho micrométrico, que permitem o "levantamento" facial durante a operação, permitindo, assim, uma quantidade mínima controlada de fuga da vedação.

[004] As soluções do estado da arte para vedações por gás seco incluem vedações simples, vedações em tandem (em série), e vedações duplamente opostas.

[005] No estado da técnica anterior, o arranjo de vedação por gás seco em série (tanderri) inclui uma vedação primária, compreendida por um anel primário (estacionário) e por um anel combinante (rotativo), que suporta a pressão total, e uma vedação secundária, constituída por um anel estacionário e um anel combinante (rotativo), que atua como reserva (backup). Os anéis primários são feitos tipicamente de carbono, e os anéis combinantes são feitos tipicamente com carboneto de tungsténio, carboneto de silício ou nitreto de silício. O gás de vedação seco (que é tipicamente igual ao gás de processamento, porém tratado) é injetado, e normalmente fica pelo menos 50 psi (3,515 kg/cm2) acima da pressão do lado do processamento. A maior parte do gás de vedação seco injetado flui através de uma vedação labiríntica interna, e dentro do compressor (no gás de processamento). Uma pequena quantidade do gás de vedação seco flui através da vedação primária e, em seguida, para fora de um respiro primário. Para um arranjo de vedação simples, existe apenas uma face primária e uma face combinante, sem nenhuma vedação secundária. Caso contrário, a funcionalidade de uma vedação simples é semelhante à de uma vedação em tandem (em série), exceto pelo fato de que a fuga através da vedação primária é ventilada, e não existe nenhuma vedação de reserva.

[006] Também no estado da técnica atual, um arranjo de vedação por gás seco "duplamente oposta" é constituído por um anel estacionário interno primário e por um anel combinante (rotativo) interno primário. Além disso, existe um anel estacionário externo secundário e um anel combinante (rotativo) externo secundário. Neste caso, um gás inerte (tal como nitrogênio) é injetado, fluindo através de ambas as faces de vedação. O fornecimento de gás de vedação que flui passa pela vedação primária (interna), migra para o fluxo do lado do processamento, e o fornecimento de gás de vedação que flui passa pela vedação secundária (externa) vai para um respiro.

[007] Para os tipos de vedações do estado da arte atual (simples, em série, ou duplamente oposta), as vedações em série são o arranjo mais amplamente aceito na indústria, quando se considera a melhor possibilidade de vedação.

[008] Existem muitos inconvenientes em qualquer um dos tipos de vedação do estado da arte atual acima citada. Essas desvantagens incluem: - A fuga do gás de processamento, embora com tentativas de ser controlada, pode ainda sair pelo respiro primário, e deve ser queimada; - A fuga de gás inerte para o lado do processamento (para uma vedação duplamente oposta) pode causar problemas no interior do compressor, afetando o processamento; - As vedações por gás seco duplamente opostas ainda não são amplamente aceitas na indústria (as vedações em série são mais amplamente aceitas); - O fluxo através das faces de vedação para vedações por gás seco pode conter gás de vedação e gás de processamento; permitir que esses gases atravessem o espaçamento de vedação constitui um projeto fundamentalmente ruim; - As vedações por gás seco têm um grande fluxo de gás de vedação que passa pela vedação labiríntica interna, no lado do processamento dos compressores; - As vedações por gás seco têm taxas de fluxo muito elevadas; - As faces de vedação podem formar, juntas, um "anel" durante o desligamento (fim do funcionamento), resultando em torques de partida muito elevados, ou condições em que não há partida; - As faces de vedação podem se distorcer por causa das altas pressões ou do aquecimento local; - Pequenos espaçamentos resultam na geração de calor em altas velocidades; - Os fluidos se carbonizarão por causa do cisalhamento nos pequenos espaçamentos; - Uma alta percentagem de falhas de vedação ocorre durante a partida ou no desligamento; - As falhas de vedação podem ser resultado do fornecimento de gás de vedação impuro.

[009] Embora qualquer vedação possa ser otimizada para uma aplicação específica, para reduzir alguns desses inconvenientes, é desejável uma vedação aperfeiçoada que possa minimizar algumas ou a maioria das desvantagens.

[010] Os arranjos atuais de conjuntos de montagem rotativos típicos para turbomáquinas, tais como compressores centrífugos, incluem dois mancais radiais, duas vedações de eixo (comumente vedações por gás seco), um mancai de empuxo, e provavelmente um pistão de equilíbrio (para minimizar a carga axial). Além disso, cada um desses componentes possui entradas e saídas correspondentes. Por exemplo, as vedações por gás seco possuem um gás tampão de entrada, um gás de vedação inerte de entrada, um gás de separação de entrada, e dois respiros de saída. Os mancais radiais possuem entradas e drenos de óleo, juntamente com um respiro da caixa de mancai. Além disso, os mancais de empuxo possuem uma entrada e uma saída de óleo. Assim, um arranjo típico terá seis respiros, dois drenos, três gases de vedação, e óleo.

Sumário Da Invenção

[011] Em resumo, uma forma de incorporação apresentada utiliza um material poroso que é externamente pressurizado com gás para efetuar a função de vedação principal, que ocorre como um arranjo de vedação facial. A forma de incorporação elimina ou minimiza as desvantagens acima mencionadas para vedações em tandem (em série) e duplamente opostas, conforme mencionado na seção anterior.

[012] A presente forma de incorporação permite a integração de meios porosos que formam uma vedação em arranjos em série ou duplamente opostos já existentes. Em cada uma desses arranjos, existem numerosas vantagens em relação ao estado da técnica anterior, que são aqui explicadas. Além disso, um arranjo de vedação sem ventilação permite emissões zero de fluido de processamento, e também permite o uso de gás de processamento limpo como o gás tampão para a vedação sem ventilação. Por fim, as presentes formas de incorporação permitem eliminar completamente as vedações nos locais dos mancais radiais, através da incorporação de uma vedação sem ventilação no mancai de empuxo ou no pistão de equilíbrio.

[013] Em todos os arranjos propostos, são necessárias baixas taxas de fluxo de gás externo, permitindo assim grandes economias de custo com relação ao gás injetado. Além do mais, a utilização de meios porosos externamente pressurizados como vedações resulta em uma redução drástica na complexidade do painel de vedação.

Breve Descrição Dos Desenhos

[014] O sumário acima, bem como a seguinte descrição detalhada das formas de incorporação preferidas, serão melhor compreendidos quando lidos em conjunto com os desenhos anexos. Com o propósito de ilustrar a invenção, são mostradas nos desenhos as formas de incorporação atualmente preferidas. Deve ser entendido, no entanto, que a invenção não se limita ao arranjo precisamente ilustrado. - A fig. IA ilustra uma representação de uma seção transversal de uma vedação por gás seco, em série (tandem), típica; - A fig. IB ilustra uma representação de uma seção transversal de uma vedação por gás seco, em série, com meios porosos incorporados; - A fig. 2A ilustra uma representação de uma seção transversal de uma vedação por gás seco, duplamente oposta, típica; - A fig. 2B ilustra uma representação de uma seção transversal de uma vedação por gás seco, duplamente oposta, com meios porosos incorporados; - A fig. 3 ilustra uma representação comparando a área de fluxo de faces de vedação aerodinâmica e aerostática; - A fig. 4 é um exemplo de um arranjo de vedação sem ventilação, tendo 2 portas; - A fig. 5 é um exemplo de um arranjo de vedação sem ventilação, tendo 3 portas; - A fig. 6 é um exemplo de uma vedação multifásica, sem ventilação; - A fig. 7 é um exemplo de uma vedação sem ventilação, tendo meios porosos com dois membros; - A fig. 8 é uma representação de uma vedação sem ventilação, ilustrando detalhes de passagens condutoras para opções de ajustabilidade; - A fig. 9A ilustra uma representação do perfil de pressão de espaçamento para uma vedação sem ventilação tendo baixa pressão de entrada no diâmetro externo do anel de meios porosos, e alta pressão de entrada no diâmetro interno do anel de meios porosos; - A fig. 9B ilustra uma representação do perfil de pressão de espaçamento para uma vedação sem ventilação tendo alta pressão de entrada no diâmetro externo do anel de meios porosos, e baixa pressão de entrada no diâmetro interno do anel de meios porosos; - A fig. 10 é um esquema exemplificative para um compressor, ilustrando posições para mancais radiais, mancais de empuxo e vedações; - A fig. 11 é um esquema exemplificative para um compressor, ilustrando posições para mancais radiais e uma vedação sem ventilação no local do mancai de empuxo; - A fig. 12 é um exemplo de um pistão de equilíbrio incorporando características de vedação sem ventilação e com meios porosos, tendo empuxo suportado por nitrogênio; - A fig. 13 é um exemplo de um pistão de equilíbrio incorporando características de vedação sem ventilação e com meios porosos, tendo empuxo suportado pelo gás de processamento tratado; - A fig. 14 é uma representação de um mancai de empuxo servindo como uma vedação em uma aplicação de eixo fixo.

Descrição Detalhada Das Formas De Incorporação Preferidas

[015] Daqui em diante, o termo "sem ventilação" significa que nenhum gás (de vedação) de processamento tratado, ou uma quantidade menor do que aquela de um gás de vedação seco convencional, necessita ser ventilado. As formas de incorporação aqui descritas também permitem a utilização de vedações com meios porosos externamente pressurizados, para as seguintes configurações: uma vedação única com meios porosos, uma vedação em série com meios porosos, e uma vedação com meios porosos duplamente oposta, resultando em numerosos benefícios oriundos da sua incorporação. Elas podem ser utilizadas para aplicações de vedação de eixos em turbomáquinas, tais como, mas não se limitando a, compressores centrífugos.

[016] Além disso, é descrita uma vedação de mancai de empuxo sem ventilação, com meios porosos. O mancai de empuxo com meios porosos pode incluir um mancai de empuxo com meios porosos primários que também serve como um anel de vedação, incluindo um meio poroso posicionado sobre uma câmara {plenum}, com uma porta conectada à câmara, e passagens condutoras para comunicarem o fluido pressurizado com as câmaras através das portas do anel primário. O mancai de empuxo sem ventilação e com meios porosos também pode incluir um gás de processamento tratado, fornecido à porta que estiver mais próxima do gás de processamento não tratado, a uma pressão que é mais elevada do que o gás de processamento não tratado. Um gás inerte (ou fluido em um estado líquido) pode ser fornecido à porta restante, a uma pressão que é igual à do gás de processamento não tratado. Uma certa quantidade de gás de processamento tratado pode fluir para o gás de processamento não tratado, e pode impedir que o gás não tratado entre na vedação com meios porosos. Este pedido de patente provê uma tecnologia de meios porosos externamente pressurizados para criar uma vedação sem ventilação e com meios porosos, para aplicações em turbomáquinas, significando que nenhum gás (de vedação) de processamento tratado precisa ser ventilado. A presente invenção pode ser utilizada em aplicações de vedação de eixos e de mancais de empuxo em turbomáquinas, tais como, mas não se limitando a, compressores centrífugos.

[017] Uma certa terminologia é utilizada na seguinte descrição apenas por conveniência, sem ser limitativa. As palavras "frontal", "traseira", "esquerda", "direita", "interna", "externa", "superior", "inferior", "de topo" e "de fundo" indicam as direções nas quais é feita referência, nos desenhos. Adicionalmente, os termos "um" e "uma" estão definidos de modo a incluírem uma ou mais unidades do item referenciado, a menos que especifica mente indicado em contrário. Uma referência a uma lista de itens que são citados como "pelo menos um dentre a, b ou c" (onde a, b e c representam os itens listados) indica qualquer um dos itens a, b ou c, ou suas combinações. A terminologia inclui as palavras especifica mente mencionadas acima, seus derivados, e palavras com significado semelhante.

[018] Na fig. IA, um arranjo de vedação por gás seco típica, em série, possui uma vedação primária, compreendida por um anel primário (estacionário) 101A e um anel combi na nte (rotativo) 102A, que suporta a pressão total, e uma vedação secundária, constituída por um anel estacionário 101B e um anel combinante (rotativo) 102B, que atua como reserva {backup}. Os anéis primários são feitos tipicamente de carbono, e os anéis combinantes são feitos tipicamente com carboneto de tungsténio, carboneto de silício ou nitreto de silício. Uma manga de eixo 104 está acoplada a um eixo rotativo 105, e o cabeçote do compressor está indicado pelo numeral 106. Molas 103A e 103B criam uma força para manter uma compensação dos anéis estacionários sobre a face dos anéis combinantes 102A e 102B. O gás de vedação seco (que é tipicamente igual ao gás de processamento, porém tratado) é injetado no local de alimentação de gás de vedação 108, e está tipicamente pelo menos 50 psi (3,515 kg/cm2) acima da pressão do lado do processamento. O gás de vedação seco deve ser um gás muito "limpo", possuindo partículas sólidas com tamanho de 10 microns ou menos (de preferência com tamanho de apenas 3 a 4 microns). A maior parte do gás de vedação seco injetado flui através de uma vedação labiríntica interna 113 e para dentro do compressor (no gás de processamento). Uma pequena quantidade do gás de vedação seco flui através da vedação primária e depois para fora do respiro primário 109. Além disso, conforme ilustrado, um gás de vedação inerte é injetado no local de alimentar de gás de vedação inerte 110, com um duplo objetivo: ele impede que a fuga da vedação primária escape para fora do respiro secundário 111, fazendo fluir gás inerte através de uma vedação labiríntica intermediária 114, e flui também pela vedação secundária, e para fora do respiro secundário 111. O restante do gás que passa pelo respiro secundário 111 é um fornecimento de gás de separação 112 que passa sobre uma vedação de barreira 107, concebida para evitar que a lubrificação por óleo (do lado do mancai) migre para as vedações por gás primária ou secundária. Assim, o fluxo através do respiro primário 109 é uma combinação de gás de vedação seco (tratado) e de gás inerte injetados, e o fluxo através do respiro secundário 111 é uma combinação de gás inerte e de gás de separação.

[019] Deve ser notado que, além de um arranjo de vedação em série {tandem}, um arranjo de vedação única típica é composto apenas por uma face primária e uma face combinante, sem vedação secundária. Caso contrário, a funcionalidade de uma vedação única é semelhante à de uma vedação em série, exceto pelo fato de que a fuga através da vedação primária é ventilada, e não existe vedação de reserva.

[020] Analogamente, a fig. 2A ilustra um arranjo de vedação por gás seco "duplamente oposta" típica. Para o arranjo duplamente oposto, existe um anel estacionário interno primário 201B e um anel combinante interno (rotativo) primário 202B. Além disso, existe um anel estacionário externo secundário 201A e um anel combinante externo (rotativo) secundário 202A. Uma manga de eixo 204 está acoplada a um eixo rotativo 205, e o cabeçote do compressor está indicado pelo numeral 206. Molas 203A e 203B criam uma força para manter uma compensação dos anéis estacionários sobre a face dos anéis combinantes. Neste caso, um gás inerte (tal como nitrogênio) é injetado no local de alimentação de gás de vedação 208, e passa por ambas as faces de vedação. O fornecimento de gás de vedação que flui pela vedação primária (interna) migra para o fluxo no lado do processamento, e o fornecimento de gás de vedação que passa através da vedação secundária (externa) vai para o respiro 210. O fluxo de gás tratado introduzido no local de porta 209, entre a vedação labiríntica interna 212 e a vedação interna, é tipicamente mantido a uma pressão superior à do lado do processamento, de modo a impedir que o gás de processamento não tratado contamine a face da vedação primária. Deste modo, o fluxo de gás inerte através da vedação primária flui através da vedação labiríntica interna 212, e flui para o lado do processo, sem ser ventilado. O gás de separação, usado para impedir a fuga através da vedação de barreira 207, é introduzido no local da porta 211. O fluxo de gás inerte através da vedação secundária é misturado com o gás de separação, e é ventilado através da abertura 210.

[022] Para transformar drasticamente a operação de qualquer um dos arranjos do estado da arte atual acima discutidos, as figs. IB e 2B mostram a incorporação de urn meio poroso, que atua como uma vedação, nos anéis primários em ambas as figuras.

[023] Na fig. 1B, um anel de meios porosos 115 está incluído no anel estacionário primário 101A, e um anel poroso 116 está incluído no anel estacionário secundário 101B. Na fig. 2B, anéis de meios porosos 212 e 213 estão incluídos nos anéis primários. Utilizar uma vedação por gás com meios porosos, como ilustrado nas figs. IB e 2B, resulta no funcionamento dos meios porosos conforme discutido na patente U.S. 8.753.014 de Devitt.

[024] Na fig. 1B, uma manga de eixo 104 está acoplada a um eixo rotativo 105, e o cabeçote do compressor está indicado pelo numeral 106. Molas 103A e 103B criam uma força para manter uma compensação dos anéis estacionários sobre a face dos anéis combinantes 102A e 102B. A pressão do gás de vedação no local 108 pode ser fornecida às câmaras 117 sob o anel poroso 115, a uma pressão de 50 a 300 psig (3,515 a 21,09 kg/cm2) superior à pressão do lado do gás de processamento. Este gás de vedação flui através do anel poroso 115 a uma taxa de fluxo baixa, de 1 a 10 scfm (28,32 a 283,20 litros/minuto). Este fluxo através do anel poroso 115 permitirá que o gás de vedação flua através do labirinto interno 113 e para o lado do gás de processamento. Além disso, um pouco de fuga pode sair do anel poroso 115 e fluir para o respiro primário 109. Como no caso da fig. IA, o gás inerte será injetado no local 110, e pode ser dirigido para as câmaras 118, migrando através do anel poroso 116. A fuga de gás inerte através do anel poroso 116 migrará através do labirinto intermediário 114 para impedir que a fuga da vedação primária atinja o respiro secundário 111, e a fuga de gás inerte através do anel poroso 116 também migrará para o respiro secundário 111. O restante do gás que passa pelo respiro secundário 111 é o fornecimento de gás de separação 112 que passa sobre uma vedação de barreira 107, que é concebida para evitar que a lubrificação por óleo (do lado do mancai) migre para as vedações por gás primária ou secundária. Assim, o fluxo através do respiro primário 109 é uma combinação de gás de vedação seco (tratado) injetado e gás inerte, e o fluxo através do respiro secundário 111 é uma combinação de gás inerte e gás de separação. Uma vantagem importante deste arranjo é que não haverá mais fuga de gás através da face de vedação, mas sim através dos meios porosos. Uma lista de outras vantagens está incluída abaixo. Como uma opção, o gás de vedação tratado que é injetado na vedação primária pode ser substituído por um gás inerte (tal como nitrogênio), se isto for permitido pelo fornecedor das turbomáquinas. Embora provoque fuga de gás inerte para o lado do processamento, isto evita qualquer fuga de gás de vedação tratado para fora do respiro primário.

[025] Na fig. 2B, o gás inerte, tal como nitrogênio, é injetado no local 208. Ele é dirigido para as câmaras 215 e 216, e permite a fuga através dos anéis porosos 213 e 214. Esta fuga através do anel poroso 213 migra para o lado do gás de processamento, e a fuga através do anel poroso 214 migra através do respiro 210. Caso contrário, a funcionalidade deste arranjo é semelhante à da fig. 1B.

[026] Os arranjos ilustrados nas figuras IB e 2B são considerados arranjos "naturalmente estáveis".

[027] Alguns benefícios exemplificativos, conforme as figs. IB e 2B, podem incluir: - A pressurização externa pode permitir que as faces de vedação congeladas se abram antes da rotação; - A pressão é uniformemente distribuída ao longo da face de vedação, que pode manter o fluxo laminar para uma menor produção de calor. A figura 3 explica como o fluxo no espaçamento, como resultado do uso de meios porosos, pode permitir uma área de fluxo muito maior; - Utilizando-se meios porosos, podem ser possíveis baixas taxas de fluxo de gás injetado. Por exemplo, um fornecimento de gás de vedação total de compressor típico poderia ser da ordem de 300 scfm (8.496 litros / minuto), ou mais, em comparação com o fluxo de vedação primário necessário para uma vedação sem ventilação, que pode ser da ordem de 20 scfm (566,4 litros / minuto).

[028] Pode existir um benefício opcional se as faces dos meios porosos forem finas o suficiente para se adaptarem à superfície do anel combinante.

[029] Como o gás de vedação tratado injetado na vedação sem ventilação flui para o lado de processamento do compressor, ele é auto-defensivo. Deste modo, não pode haver nenhuma queda de pressão ao longo da face de vedação; a pressão mais alta está no espaçamento de vedação. Isto otimiza a concepção de uma face de vedação, em oposição a ter fluxo através da face de vedação.

[030] O gerenciamento da qualidade do fluxo de gás injetado através de uma vedação sem ventilação pode ser significativamente mais fácil do que através de uma vedação por gás seco. A pressão externa pode permitir um aumento dos tamanhos de espaçamento. A razão para isto é devido ao fato da taxa de fluxo através de meios porosos, e especifica mente através da vedação sem ventilação, ser pelo menos uma ordem de grandeza menor do que aquela do estado da técnica anterior. Com tal fuga de fluxo pequena através da vedação de processamento, muito menos filtragem do fluxo de gás injetado será necessária, simplificando grandemente o sistema geral.

[031] A fig. 3 ressalta a vantagem de como uma face com meios porosos permite uma área de fluxo muito maior do que aquela de uma vedação aerodinâmica, tal como uma vedação por gás seco. Na fig. 3, para uma vedação aerodinâmica, o fluxo entra no espaçamento 303 estabelecido entre a face primária 302 e a face combinante 301. A área de fluxo é definida pela seguinte equação: π x (DDIÂMETRO EXTERNO) X espaçamento.

[032] No entanto, a área de fluxo 304 para uma vedação aerostática com meios porosos engloba a distância 305 inteira ao longo da face da vedação aerostática, sendo definida por π x (D2DIÂMETRO EXTERNO - D2DIÂMETRO INTERNO). Por conseguinte, a área de fluxo para uma vedação aerostática é milhares de vezes maior do que a área de fluxo para uma vedação aerodinâmica.

[033] Como um meio de eliminar a ventilação do gás de processamento (tratado) e, pior ainda, a possível migração do gás de processamento real do lado do compressor, a discussão a seguir considera uma vedação sem ventilação. A vedação sem ventilação utiliza meios porosos e pode proporcionar todos os benefícios discutidos até aqui para as figs. IB e 2B, e pode proporcionar ainda mais vantagens.

[034] A fig. 4 mostra um eixo rotativo 401, um cabeçote de compressor 402 e um membro estacionário 403 contendo ranhuras 407 e 409, que continuam através do membro estacionário 403 e também no suporte 408. O gás de processamento tratado é introduzido na porta 405, e o gás inerte (tal como nitrogênio) é introduzido na porta 406. Ambos os gases devem estar a uma pressão que é mais elevada do que o gás de vedação no lado do compressor. Neste caso, a vedação é um anel de meios porosos 404, e funciona de forma semelhante à ensinada por Devitt no documento U.S. 8.753.014. Os gases injetados fluirão através das ranhuras 407 e 409 e depois através do anel de meios porosos 404, criando um espaçamento muito pequeno (de 1 a 10 microns). Depois que os dois gases apresentados estiverem na mesma pressão, o gás de processamento (tratado) injetado fluirá através dos meios porosos, e para o lado de processamento do compressor. O gás inerte fluirá através dos meios porosos, e então fluirá na direção oposta à do fluxo de gás de vedação tratado, podendo ser ventilado. Ambos os gases serão injetados através dos meios porosos a uma pressão de 50 a 300 psi (3,515 a 21,09 kg/cm2) mais elevada do que a pressão no lado do processamento do compressor, mas a taxa de fluxo será muito baixa (da ordem de 1 a 10 scfm, ou 28,32 a 283,20 litros / minuto). Uma vez que haverá tal diferencial de pressão elevado, mesmo com uma taxa de fluxo tão baixa, isto proporcionará um benefício significativo quando comparado com o gerenciamento de gás de vedação seco (tampão) convencional. Por exemplo, se o lado de processamento do compressor estiver operando a 2.000 psig (140,6 kg/cm2), a pressão do gás de processamento tratado, através da ranhura 407, poderia estar a 2.200 psig (154,66 kg/cm2), e a pressão do gás inerte através da ranhura 409 também poderia ser ajustada para uma pressão que equilibrasse a pressão no espaçamento, de modo a não haver fluxo a partir do lado de processamento em direção ao espaçamento dos meios porosos. Isto resultaria em todo o gás de processamento tratado fluindo para o gás de processamento do sistema, e impediria que o gás de processamento do sistema entrasse na área de vedação dos meios porosos. A pressão ajustável do gás inerte fluiria na direção oposta, e poderia ser ventilada. Nenhum gás superaria o outro dentro dos meios porosos, e por conseguinte o gás de processamento tratado não fluiria na direção do respiro. A fuga de vedação total para uma vedação típica operando acima de 10.000 rpm a 1.000 psig (70,3 kg/cm2) ou mais pode estar na faixa de 150 a 200 scfm (4.248 a 5.664 litros/minuto). A vedação sem ventilação pode consumir algo da ordem de 20 scfm (566,4 litros/minuto) por compressor. A vantagem principal deste arranjo é que nenhum (zero) gás de processamento (tratado) precisará ser ventilado. Além disso, não haverá nenhuma maneira possível para que qualquer gás de processamento real do compressor migre pela vedação, também.

[035] Além do mais, a fig. 8 ilustra detalhes adicionais, tais como aqueles utilizados em um protótipo funcional de uma vedação sem ventilação. O eixo 801 está acoplado a uma peça de apoio 810 que provê uma face oposta aos meios porosos 809, que são suportados pelo suporte 808. As passagens condutoras dos meios porosos estão indicadas pelos numerais 802 e 803. A passagem 802 permite que o gás tratado flua através do espaçamento dos meios porosos e para o gás de processamento. A passagem 803 destina-se ao gás inerte injetado que proverá equilíbrio no espaçamento dos meios porosos, de modo a que não ocorra nenhum fluxo de gás de processamento através do espaçamento dos meios porosos. No entanto, se houver alguma não conformidade dos meios porosos e da face da peça de apoio 810, a injeção de gás nas passagens condutoras 804 e 805 permitirá um pré-carregamento adicional no lado de trás do suporte 808 ao longo de 360 graus. Estes gases podem ser ajustados independentemente, para permitir o ajuste da restrição no espaçamento, permitindo, portanto, que a face dos meios porosos e a face oposta da peça de apoio 810 mantenham um espaçamento consistente. Anéis de vedação 806 (típicos) são usados para vedar as passagens 804 e 805 dos gases que escapam. Anéis de vedação 807 (típicos) são usados para vedar os gases ou fluidos fornecidos através das passagens 802 e 803.

[036] Adicionalmente, um contador de partículas (não ilustrado) pode ser empregado para detectar qualquer gás de processamento indesejado no lado de ventilação da vedação. Se tal gás de processamento for detectado, um retorno (feedback eletrônico pode prover o controle de uma válvula que fornece uma pressão ajustada para as passagens 802, 803, 804 ou 805, de modo a mitigar tal fuga e prover um equilíbrio de pressão adicional. A fig. 5 mostra um arranjo alternativo da vedação sem ventilação, na qual são utilizadas mais do que duas portas. Neste arranjo, o suporte 503 está acoplado ao cabeçote do compressor 502, e o suporte 503 contém ranhuras 504, 505 e 506, com a ranhura 506 sendo uma ranhura adicional, em comparação com o arranjo mostrado na fig. 4. Um anel de meios porosos 507 pode estar contido no suporte 503, e uma peça de apoio 508 pode estar acoplada a um eixo rotativo 501 através de um anel de vedação 509.

[037] Neste arranjo, o gás de processamento tratado pode ser injetado em uma porta que flui para a ranhura 504, e um gás inerte pode ser injetado em uma outra porta que flui para a ranhura 505. Cada um desses dois gases pode ter a mesma pressão, de modo a que, como mostrado na fig. 4, o gás de processamento tratado flua através dos meios porosos e para o lado de processamento do compressor. O gás inerte fluirá através dos meios porosos e, em seguida, na direção oposta, podendo ser ventilado. Ambos os gases serão injetados através dos meios porosos a uma pressão de 50 a 300 psi (3,515 a 21,09 kg/cm2) mais elevada do que a pressão no lado de processamento do compressor, mas a taxa de fluxo será muito baixa (da ordem de 1 a 10 scfm, ou 28,32 a 283,20 litros/minuto). A terceira ranhura 506 pode ser utilizada para permitir a introdução de gás inerte a uma pressão diferente. Por exemplo, se o lado de processamento do compressor estiver operando a 2.000 psig (140,6 kg/cm2), a pressão do gás de processamento tratado, através da ranhura 504, poderia estar a 2.200 psig (154,66 kg/cm2), e a pressão do gás inerte através da ranhura 505 também poderia ser ajustada para uma pressão que equilibrasse a pressão no espaçamento, de modo a não haver fluxo através do espaçamento dos meios porosos. Isto resultaria no gás de processamento tratado fluindo em direção ao gás de processamento do sistema, e impediria que o gás de processamento do sistema entrasse na área de vedação dos meios porosos. A pressão ajustável do gás inerte fluiria na direção oposta, e poderia ser ventilada. Nenhum gás superaria o outro dentro dos meios porosos, e por conseguinte o gás de processamento tratado não fluiria na direção do respiro. Adicionalmente, neste caso, uma terceira ranhura 506 poderia permitir a introdução de uma pressão diferente. Continuando com o exemplo acima, o gás inerte poderia ser introduzido na terceira ranhura a uma pressão intermediária, e poderia ser utilizado para um equilíbrio adicional na face da vedação.

[038] Deve ser notado na discussão acima que, em vez de um gás inerte, um fluido em outro estado (tal como água) poderia ser utilizado, constituindo uma vedação multifásica sem ventilação. Por exemplo, na fig. 6, o suporte 602 está acoplado ao cabeçote do compressor 607, e o suporte 602 contém ranhuras 604 e 605. Um anel de meios porosos 603 pode estar contido no suporte 602, e uma peça de apoio 606 pode estar acoplada a um eixo rotativo 601 através de um anel de vedação 608. Neste arranjo, o gás de processamento tratado pode ser injetado em uma porta que flui para a ranhura 604, e um fluido pode ser injetado em uma outra porta que flui para a ranhura 605. Tanto o gás como o fluido podem estar na mesma pressão, de modo a que, como mostrado nas figs. 4 e 5, o gás de processamento tratado flua através dos meios porosos e para o lado de processamento do compressor. O fluido injetado fluirá através dos meios porosos e então na direção oposta, podendo ser ventilado. Tanto o gás de processamento tratado como o fluido serão injetados através dos meios porosos a uma pressão de 50 a 300 psi (3,515 a 21,09 kg/cm2) mais elevada do que a pressão no lado de processamento do compressor, mas a taxa de fluxo será muito baixa (da ordem de 1 a 10 scfm, ou 28,32 a 283,20 litros/minuto). Uma característica importante deste arranjo é que os gases e os fluidos podem ambos ser introduzidos nos meios porosos, e podem existir no "espaçamento" formado na superfície dos meios porosos. Um outro ponto é que, conforme mostrado na fig. 5, existe a possibilidade de uma vedação multifásica sem ventilação possuir mais do que duas ranhuras.

[039] Na fig. 7, a face dos meios porosos é mostrada como dois membros separados, 703A e 703B. Isto permite que os membros individuais fiquem vedados na linha de interface mostrada, de modo a ser provida uma barreira para impedir qualquer mistura de gases ou fluidos (dentro dos meios porosos) que entram através das portas ilustradas. Outros itens na fig. 7 incluem um suporte para meios porosos 702, que está acoplado ao cabeçote do compressor 707, com o suporte 702 podendo conter ranhuras 704 e 705. Uma peça de apoio 706 pode estar acoplada a um eixo rotativo 701 através do anel de vedação 708. Além de ter a característica de interface vedada, a função deste arranjo é semelhante à do arranjo ilustrado na fig. 4.

[040] Para ilustrar adicionalmente os benefícios funcionais do equilíbrio de pressão através das pressões fornecidas aos meios porosos, as figs. 9A e 9B são apresentadas. Assume-se que em ambos os casos (figs. 9A e 9B) existe uma pluralidade de câmaras, bem como de portas, sob o anel de meios porosos, através das quais o gás ou fluido é introduzido nos meios porosos, embora elas não sejam mostradas nas figuras. As figs. 9A e 9B mostram o efeito da introdução de uma alta pressão em uma porta, e de uma baixa pressão em outra porta. Os perfis de pressão resultantes nas faces dos materiais porosos 901 e 902 são proporcionais à magnitude das pressões introduzidas em cada porta.

[041] Outra utilização potencial para a vedação sem ventilação consiste em incorporar este arranjo no lugar de uma vedação labiríntica interna típica, conforme ilustrado pelos itens 113 na fig. IA e 212 na fig. 2A, ou no lugar de uma vedação de barreira típica, conforme ilustrado pelos itens 107 e 207 nas figs. IA, 1B, 2A e 2B.

[042] A fig. 10 é um exemplo de um conjunto de montagem rotativo para um compressor típico, mostrando os locais para mancais radiais, mancais de empuxo e vedações. A fig. 10 ilustra um eixo rotativo 1001 com dois mancais radiais 1002 e 1004, duas vedações de eixo (normalmente vedações por gás seco) 1003 e 1005, e um mancai de empuxo 1006. Frequentemente, também está incluído um pistão de equilíbrio, não ilustrado, para minimizar a carga de empuxo. Além disso, cada um destes componentes possui entradas e saídas. Por exemplo, as vedações por gás seco 1003 e 1005 possuem gás tampão de entrada, gás de vedação inerte de entrada, gás de separação de entrada, e dois respiros de saída. Os mancais radiais 1002 e 1004 possuem entradas e drenos de óleo, juntamente com um respiro de caixa de mancais. Além disso, um mancai de empuxo 1006 apresenta uma entrada e um dreno de óleo. Assim, um arranjo típico terá seis respiros, dois drenos, três gases de vedação, e óleo.

[043] A fig. 11 ilustra um exemplo de como o mancai de empuxo sozinho pode ser usado como uma única vedação para um conjunto de montagem rotativo de um compressor centrífugo. Na fig. 11, um eixo rotativo 1101 é suportado por dois mancais radiais de gás pressurizados externamente 1102 e 1103. Deve ser notado que não são mais necessários uma entrada e um dreno de óleo, e também não é mais necessário um respiro de caixa de mancais. Os mancais radiais 1102 e 1103 podem ser externamente pressurizados com gás de processamento tratado, a uma pressão de 50 a 300 psig (3,515 a 21,09 kg/cm2) superior àquela do gás de processamento do compressor. A fuga dos mancais radiais se misturará com o gás de processamento dentro do compressor. Também deve ser notado que as vedações de eixo também foram eliminadas na fig. 11, uma vez que o mancai de empuxo 1104 atua agora como a única vedação necessária para o conjunto de montagem rotativo, de modo a evitar fugas de gás de processamento para a atmosfera. Assume-se que o conjunto de montagem rotativo na extremidade do mancai que não é de empuxo estará encerrado (tampado), ou, de qualquer maneira, configurado para não requerer nenhuma vedação. Os locais axiais dos mancais radiais de gás pressurizados externamente também podem agora ser capazes de se deslocarem para o local anterior das vedações de eixo, se assim for desejado, essencialmente encurtando o comprimento do rotor, o que pode aumentar a estabilidade dinâmica do rotor do sistema. Além disso, o local axial do mancai de empuxo também pode agora ser capaz de se deslocar para o local anterior do mancai radial, no lado esquerdo do arranjo da fig. 11, se assim for desejado, permitindo ainda o encurtamento do eixo.

[044] Na fig. 11, a função do mancai de empuxo 1104 não é somente suportar as cargas de empuxo geradas axialmente que atuam sobre o conjunto rotativo, mas também atuar como a vedação primária (e única) necessária para um compressor centrífugo. Esta vedação funcionará como uma vedação sem ventilação, conforme a discussão acima mencionada. Assim, o gás de processamento tratado pode ser introduzido em uma câmara, tal como a câmara 704 na fig. 7, e um gás inerte, tal como nitrogênio, pode ser introduzido em uma câmara, tal como a câmara 705 na fig. 7. A pressão injetada do gás de processamento tratado e do gás inerte será 50 a 300 psig (3,515 a 21,09 kg/cm2) superior à do gás de processamento do compressor, permitindo assim que todo o gás de processamento tratado flua para o gás de processamento do compressor. Nenhum gás de processamento tratado será capaz de vazar (apresentar fuga) para fora do eixo, devido à presença da pressão de nitrogênio introduzida na outra porção desta vedação sem ventilação. Por conseguinte, apenas o nitrogênio precisará ser ventilado no local do mancai de empuxo 1104. O uso do arranjo da fig. 11 permite a utilização de um respiro, dois gases de vedação, e nenhum óleo, em comparação com o arranjo do estado da técnica da fig. 10, que usa seis respiros, dois drenos, três gases de vedação, e óleo.

[045] Em certas situações, é utilizado um pistão de equilíbrio para também controlar as cargas axiais que atuam no conjunto rotativo, bem como para limitar o tamanho necessário do mancai de empuxo. Um pistão de equilíbrio é tipicamente montado no eixo próximo à descarga de um compressor. Os pistões de equilíbrio são tipicamente um disco acompanhado por uma vedação labiríntica, que permite que o vazamento (fuga) seja direcionado de volta para o lado de sucção do compressor. Ao mesmo tempo que os pistões de equilíbrio atenuam o empuxo, eles também afetam a eficiência de um compressor em até 20%, em máquinas de alta pressão.

[046] A fig. 12 mostra um exemplo de uma versão de vedação sem ventilação de um pistão de equilíbrio 1201 em um alojamento 1202. Nesta forma de incorporação, são mostradas múltiplas faces de empuxo. Meios porosos pressurizados externamente estão incluídos em cada face de empuxo no pistão de equilíbrio 1201, conforme ilustrado pelos itens 1211,1212, 1213,1214 e 1215. A pressão indicada por PI representa o lado do gás de processamento do sistema. Como um exemplo, a pressão PI poderia ser de 2.000 psig (140,6 kg/cm2), e a pressão P2 poderia ser de 0 psig (zero). As portas de entrada 1203, 1204, 1205 e 1206 permitem a introdução de gases, conforme mostrado. Os respiros estão indicados pelos numerais 1207, 1208, 1209 e 1210.

[047] Como um exemplo de operação, na fig. 12, assumindo que PI seja de 2.000 psig (140,6 kg/cm2), pode ser introduzido nitrogênio na porta 1205 a 2.080 psig (146,22 kg/cm2), e o gás de processamento tratado pode ser introduzido na porta 1206 também a 2.080 psig (146,22 kg/cm2). Como a pressão deste gás tratado é maior do que a do gás de processamento real a 2.000 psig (140,6 kg/cm2), uma fuga fluirá para o gás de processamento, mas não na outra direção. O nitrogênio pode então ser introduzido nas portas 1204 e 1203 a 1.080 psig (75,02 kg/cm2) e 80 psig (5,62 kg/cm2), respectivamente. Ao permitir que o nitrogênio seja ventilado através dos respiros 1210, 1209, a pressão ao longo de todo o pistão de equilíbrio pode ser reduzida de uma PI de 2.000 psig (140,6 kg/cm2) para uma P2 de 0 psig (zero). O nitrogênio suporta a carga ao longo do pistão de equilíbrio, e não ocorre nenhum vazamento (fuga) de gás de processamento do compressor. Também deve ser notado que P2 não precisa ser igual a 0 psig (zero), e pode ter outro valor de pressão. A pressão das portas 1204 e 1203 pode ser ajustada em conformidade, para diminuir a pressão conforme necessário.

[048] O pistão de equilíbrio sem ventilação também pode operar de uma forma ligeiramente diferente daquela descrita no exemplo anterior. A fig. 13 mostra um pistão de equilíbrio sem ventilação 1301 em um alojamento 1302. Nesta forma de incorporação, são mostradas múltiplas faces de empuxo. Meios porosos pressurizados externamente estão incluídos em cada face de empuxo no pistão de equilíbrio 1301, conforme ilustrado pelos itens 1311,1312, 1313,1314 e 1315. A pressão indicada por PI representa o lado do gás de processamento do sistema. Como um exemplo, a pressão PI poderia ser de 2.000 psig (140,6 kg/cm2), e a pressão P2 poderia ser de 0 psig (zero). As portas de entrada 1303, 1304, 1305 e 1306 permitem a introdução de gases, conforme mostrado. Os respiros estão indicados pelos numerais 1307, 1308, 1309 e 1310.

[049] Como um exemplo de operação, na fig. 13, assumindo que PI seja de 2.000 psig (140,6 kg/cm2), o gás de processamento tratado pode ser introduzido na porta 1306 a 2,080 psig (146,22 kg/cm2), na porta 1305 a 1.080 psig (75,92 kg/cm2), e na porta 1304 a 80 psig (5,62 kg/cm2). Nitrogênio pode ser introduzido na porta 1303 a 80 psig (5,62 kg/cm2). Ao permitir que o gás de processamento seja ventilado (de volta para o gás de processamento do compressor) através dos respiros 1307, 1308, 1309 e 1310, a pressão ao longo de todo o pistão de equilíbrio pode ser reduzida de uma PI de 2.000 psig (140,6 kg/cm2) para uma P2 de 0 psig (zero). O gás de processamento suporta a carga ao longo do pistão de equilíbrio, e não ocorre fuga de gás de processamento do compressor, já que no estágio final do pistão de equilíbrio nitrogênio é injetado na mesma pressão (80 psig, ou 5,62 kg/cm2) que o gás de processamento injetado no último estágio. Também deve ser notado que P2 não precisa ser igual a 0 psig (zero), e pode ter outro valor de pressão. A pressão das portas 1204 e 1203 pode ser ajustada em conformidade, para diminuir a pressão conforme necessário. Deve ser observado que existem inúmeras outras possibilidades de diminuição da carga de empuxo, através da injeção de vários gases e pressões, conforme ilustrado pelos dois últimos exemplos.

[050] A fig. 14 ilustra um exemplo de um mancai de empuxo que atua como uma vedação para uma aplicação de eixo estacionário. Neste caso, um motor de ímã 1403 e bobina 1402 criam um movimento rotativo para um impulsor 1406, que poderia ser um impulsor para um expansor ou um compressor. Um mancai radial estacionário de meios porosos 1407 está montado no diâmetro externo do eixo estacionário 1404, e acomoda a carga radial. Este mancai radial também atua como uma vedação de eixo. Além disso, um mancai de empuxo de meios porosos 1401 está montado no alojamento 1405 do compressor ou expansor. Este mancai de empuxo 1401 suporta a carga axial do impulsor, e também atua como uma vedação no caso da cavidade do motor ser ventilada ou resfriada.

[051] Os meios porosos aqui discutidos podem ser constituídos por qualquer material poroso ou sinterizado, tal como grafite, carbono, carboneto de silício, diamante poroso, carboneto de tungsténio, alumina, carbono - carbono, um material baseado em carbono poroso com um revestimento de diamante ou semelhante a diamante, etc.. A fabricação dos meios porosos pode empregar técnicas de fundição cerâmica vulgarmente conhecidas no estado da técnica, mas pode também empregar outros métodos, tal como a impressão em 3-D.

[052] Embora as formas de incorporação preferidas tenham sido apresentadas em detalhes com referência aos desenhos, os especialistas na técnica que estudarem a presente descrição perceberão facilmente que outras formas de incorporação podem ser realizadas dentro do escopo da invenção, as quais devem, portanto, ser consideradas como estando limitadas apenas pelas reivindicações anexas.

Claims

1. Equipamento rotativo, caracterizado por compreender: um conjunto de montagem apresentando uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, sendo que a segunda extremidade é configurada para impedir a fuga de um gás no lado do processamento; um eixo rotativo (1101) que entra no conjunto de montagem na primeira extremidade; e um mancai de empuxo de meio poroso aerostático externamente pressurizado (1104) compreendendo ao menos um elemento de meio poroso (703A, 703B) posicionado sobre uma pluralidade de câmaras (704, 705), sendo que o mancai de empuxo de meio poroso aerostático externamente pressurizado (1104) é configurado para suportar o eixo rotativo (1101) e para vedar o gás no lado do processamento no interior do conjunto de montagem na primeira extremidade, sendo que o mancai de empuxo de meio poroso aerostático externamente pressurizado inclui: uma primeira porta (406) configurada para fornecer um gás inerte a uma primeira câmara localizada atrás do meio poroso e uma segunda porta (405) configurada para fornecer um gás de processamento tratado a uma segunda câmara localizada atrás do meio poroso e mais próxima do gás de processamento não tratado do que a primeira câmara, sendo que o gás inerte e o gás de processamento tratadosão fornecidos a uma pressão mais alta do que o gás de processamento não tratado.

2. Equipamento rotativo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a segunda extremidade da montagem estar tampada.

3. Equipamento rotativo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o mancai de empuxo externamente pressurizado (1104) ser uma vedação sem ventilação.

4. Equipamento rotativo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por não serem necessárias vedações de eixo adicionais.

5. Equipamento rotativo, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo ainda mancais radiais (1102 e 1103), caracterizado por os mancais radiais (1102 e 1103) serem mancais de gás externamente pressurizados.

6. Equipamento rotativo, caracterizado por compreender: um conjunto de montagem apresentando uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, sendo que a segunda extremidade é configurada para impedir a fuga de um gás no lado do processamento; um eixo rotativo (1101) que entra no conjunto de montagem na primeira extremidade; e um mancai de empuxo externamente pressurizado (1104) configurado para suportar o eixo rotativo (1101) e para vedar o gás no lado do processamento no interior do conjunto de montagem na primeira extremidade, sendo que o mancai de empuxo externamente pressurizado (1104) é configurado para servir como um pistão de equilíbrio e sendo que o mancai de empuxo externamente pressurizado compreende ainda quatro anéis de meios porosos (703A e 703B) posicionados sobre uma pluralidade de câmaras (704 e 705) e apresentando passagens condutoras para comunicar o gás pressurizado para a pluralidade de câmaras (704 e 705) através de portas de entrada (1203, 1204, 1205, 1206), e compreendendo também quatro orifícios de ventilação (1207, 1208, 1209, 1210), resultando em nenhuma fuga de gás de processamento tratado para fora do compressor.

7. Equipamento rotativo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a pressão poder ser equilibrada ao longo das faces de vedação por meio do ajuste das pressões de entrada de gás nas portas de entrada.

8. Equipamento rotativo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por tanto o gás de processamento tratado quanto um gás inerte poderem ser introduzidos nas portas de entrada (1203, 1204, 1205, 1206) a fim de equilibrar a carga de empuxo.

9. Equipamento rotativo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por os quatro anéis de meios porosos (703A, 703B) poderem ser constituídos de qualquer material poroso ou sinterizado, tal como grafite, carbono, carboneto de silício, diamante poroso, carboneto de tungsténio, alumina, carbono - carbono, ou um material baseado em carbono poroso apresentando um revestimento de diamante ou semelhante a diamante, ou poderem ser fabricados utilizando impressão 3-D.