ES2862205T3 - Unidad de accionamiento de bomba para el transporte de un fluido de proceso - Google Patents

Abstract

Unidad de accionamiento de bomba para el transporte de un fluido de proceso, con una carcasa común (4), que rodea una bomba (2) con un rodete (21) para la rotación alrededor de una dirección axial (A) y un accionamiento (3) para la bomba (2), con un árbol (5) para el accionamiento del rodete (21), que conecta el accionamiento (3) con la bomba, (2) y con un estrangulador (13), que se extiende alrededor del árbol (5), y que está previsto entre el rodete (21) y el accionamiento (3), en donde la carcasa (4) presenta una entrada de la bomba (22) y una salida de la bomba (23) para el fluido de proceso, en donde está prevista una entrada (43) para el fluido de bloqueo, a través de la cual se puede introducir el fluido de bloqueo en el accionamiento (3), y una salida (44) para el fluido de bloqueo, a través de la cual se puede descargar el fluido de bloqueo desde la carcasa (4), y en donde la salida (44) y la entrada (43) para e fluido de bloqueo están conectadas entre sí por medio de un conducto (91), de manera que un circuito de refrigeración está configurado para el fluido de bloqueo, en donde el circuito de refrigeración comprende un intercambiador de calor (9), en donde en el árbol (5) en la zona entre el estrangulador (13) y el accionamiento (3) está prevista una pluralidad de cámaras de almacenamiento (11) para el fluido de bloqueo, cuyas cámaras de almacenamiento (11) están dispuestas unas detrás de las otras con respecto a la dirección axial (A), y de manera que en cada caso dos cámaras de almacenamiento (11) vecinas están conectadas entre sí para la circulación, y en donde las cámaras de almacenamiento (11) presentan un volumen general, que es al menos igual que la modificación del volumen condicionada térmicamente del fluido de bloqueo en el circuito de refrigeración en el caso de una disminución de la temperatura del fluido de bloqueo en un valor predeterminable.

Description

DESCRIPCIÓN

Unidad de accionamiento de bomba para el transporte de un fluido de proceso

La invención se refiere a una unidad de accionamiento de bomba para el transporte de un fluido de proceso.

Las unidades de accionamiento de bomba, en las que una bomba con un rodete y un accionamiento para la bomba están rodeados por una carcasa común, se emplean con frecuencia para aquellas aplicaciones, en las que la bomba está sumergida total o completamente en un líquido, por ejemplo agua, o cuando la bomba es accionada en lugares de difícil acceso o en condiciones ambientales difíciles.

Un ejemplo de aplicación a este respecto son bombas, que se emplean para procedimientos de lecho fluidizado o de lecho en ebullición (ebullated bed process) en la industria de procesamiento de hidrocarburos. Estos procedimientos sirven, por ejemplo, para limpiar hidrocarburos pesados, por ejemplo aceite pesado o residuos de refinería o para fragmentarlos en hidrocarburos volátiles más ligeros que se pueden aprovechar mejor. Esto se realiza con frecuencia a través de la impulsión de los hidrocarburos pesados con hidrógeno, en donde los componentes mezclados se sometidos a turbulencias en un reactor y son fracturados allí los hidrocarburos pesados con la ayuda de catalizadores. Para hacer circular el fluido de proceso, que está constituido normalmente en su mayor parte por hidrocarburos pesados, en el reactor de lecho de ebullición o en el reactor de lecho fluidizado, se emplean unidades de accionamiento de bombas especiales, para las que se ha reservado la designación de bomba de ebullición (ebullating pump). Estas bombas de ebullición están previstas como combas de circulación para el fluido de proceso, en general, directamente en el reactor y están configuradas, condicionadas por el proceso, de tal forma que la bomba está dispuesta con respecto a la vertical por encima del accionamiento. Las bombas de ebullición deben trabajar en condiciones extremas de transporte de la manera más fiable posible y durante un periodo de tiempo largo en el modo continuo.

Típicamente, el fluido de proceso se encuentra, condicionado por el proceso, a una presión muy alta de, por ejemplo, 200 bares o más, y tiene una temperatura muy alta de más de 400°C, por ejemplo 460°C. Por lo tanto, la carcasa de tales unidades de accionamiento de bomba está configurada como carcasa de presión, que puede resistir estas altas presiones de funcionamiento. El accionamiento está configurado normalmente como motor eléctrico, que está expuesto dentro de la carcasa de la misma manera a la alta presión de funcionamiento. El motor debe estar suficientemente protegido contra la penetración de fluido de proceso, por lo que el motor está lleno normalmente con un fluido de bloqueo o está recorrido por una corriente de este fluido, que sirve adicionalmente para la lubricación y para la disipación del calor fuera del motor. En este caso, son posibles formas de realización como motores completamente llenos de aceite o como motores de tubo hendido (motor hermético) o9 como los llamados motores “enrollados de cables”.

En el caso de motores completamente llenos de aceite, tanto el rotor como también el estator están completamente rorados del líquido de bloqueo o bien están sumergidos en éste. Por lo tanto, para esta forma de realización, el fluido de bloqueo debe ser un fluido dieléctrico, por ejemplo un aceite dieléctrico, para evitar un cortocircuito en el motor. En el caso de un motor de tubo hendido, entre el estator y el rotor está previsto un tubo hendido, que cierra el estator herméticamente frente al rotor, de manera que el rotor está normalmente protegido también por une envoltura. En el caso de la configuración como motor de tubo hendido, el fluido de bloqueo es conducido normalmente a través del intersticio entre el rotor y el tubo hendido.

En el caso del motor enrollado con cables, las líneas eléctricas, con las que se enrolla el enrollamiento del estator, están rodeadas con una funda aislante de electricidad.

Puesto que en el caso del motor de tubo hendido y en el caso del motor enrollado con cables no es posible un cortocircuito causado por el fluido de bloqueo, en estas configuraciones se puede utilizar también otro fluido de bloqueo que un fluido dieléctrico. Esto es ventajoso para muchas aplicaciones, entre otras también porque se puede seleccionar un fluido de bloqueo con propiedades de refrigeración y de lubricación lo más óptimas posibles, sin tener en consideración sus propiedades conductoras eléctricas,

También se conocen formas de realización, en las que el fluido de proceso propiamente dicho se utiliza como fluido de bloqueo para la refrigeración y lubricación del motor, pero para muchas aplicaciones es esencial que el motor esté suficientemente protegido contra una penetración del fluido de proceso. Así, por ejemplo, los hidrocarburos pesados como fluido de proceso, que permanecen como residuos en la destilación de petróleo, contienen muy a menudo sustancias químicamente agresivas y/o abrasivas, de manera que el fluido de proceso puede conducir especialmente en el accionamiento o también en el almacenamiento a daños considerables.

Una función importante del fluido de bloqueo es, por lo tanto, además de la lubricación y la refrigeración, proteger el accionamiento de la bomba en una medida suficiente contra la penetración de fluido de proceso. En este caso muy a menudo el fluido de bloqueo se conduce en un circuito de refrigeración. El fluido de bloqueo se introduce a través de una entrada en el accionamiento, circula a través del accionamiento, por ejemplo a través del intersticio entre rotor y tubo hendido, así como a través del cojinete radial del lado de la bomba del árbol y entonces se descarga en el funcionamiento entre el accionamiento y la bomba a través de una salida. Desde esta salida circula el fluido de bloqueo a través de un intercambiador de calor de retorno a la entrada. Para garantizar la circulación del fluido de bloqueo en el circuito de refrigeración se conoce prever en el lado del accionamiento alejado de la bomba un rodete auxilia, que se desplaza en rotación por el árbol accionado por el motor y de esta manera provoca la circulación del fluido de bloqueo en el circuito de refrigeración.

Con frecuencia, adicionalmente está previsto todavía un dispositivo de inyección para el relleno de fluido de bloqueo, con el que se puede introducir fluido de bloqueo adicional o bien fuera de la carcasa en el circuito de refrigeración o a través de un orificio de entrada separado directamente en el accionamiento. Esta introducción adicional de fluido de bloqueo sirve en primer término para compensar las pérdidas que se producen debido a que está previsto un caudal de fluido la mayoría de las veces reducido en el fluido de proceso. Cuando el fluido de bloqueo que sale desde el accionamiento circula a lo largo del árbol, el fluido de bloqueo no se descarga totalmente a través de la salida, sino que una parte fluye o resbala a lo largo del árbol hasta el interior de la bomba y se mezcla allí con el fluido de proceso. Este proceso se tiene en consideración y es deseable, puesto que a través de esta circulación del fluido de bloqueo en el interior de la bomba se puede evitar de una manera fiable que, a la inversa, desde la bomba fluya fluido de proceso a lo largo del árbol en dirección al accionamiento o bien penetre en el accionamiento. El fluido de bloqueo bloquea, por lo tanto, a través del flujo en el interior de la bomba la circulación inversa para el fluido de proceso desde la bomba hasta el accionamiento.

Para limitar el flujo del fluido en el interior de la bomba o bien para reducirlo a un valor adecuado, está previsto en el árbol en la proximidad de su entrada en la bomba un estrangulamiento para la generación de un flujo de fuga controlado. Este estrangulamiento puede estar configurado, por ejemplo, en forma de una junta de estanqueidad de anillo de fricción, en el que de manera conocida predomina un contacto corporal directo entre una parte conectada fija contra giro con el árbol y una parte estacionaria con relación a la carcasa, o en forma de un estrangulamiento, en el que no existe ningún contacto corporal directo entre partes giratorias y estacionarias. Este estrangulamiento sin contacto es, por ejemplo, un casquillo de estrangulamiento.

Puesto que, como ya se ha mencionado, tales unidades de accionamiento de la bomba deben trabajar en muchas aplicaciones de una manera extremadamente fiable y, en general, libres de mantenimiento. durante un periodo de tiempo prolongado en el modo continuo, se da una importancia enormemente alta a la segundad de funcionamiento de la bomba. Especialmente en el caso de fluidos de proceso agresivos o perjudiciales para el funcionamiento debe asegurarse que el accionamiento está protegido en una medida suficiente contra el flujo de proceso. Éste debe ser también el caso cuando se producen averías en el sistema. Un caso de avería posible y crítico es, por ejemplo, una avería o un fallo del dispositivo de inyección para el fluido de bloqueo porque en este caso existe el peligro de que penetre una cantidad demasiado grande de fluido de proceso en el accionamiento y lo dañe. En el caso de que el circuito de refrigeración para el fluido de bloqueo funcione todavía correctamente, le unidad de accionamiento de la bomba puede trabajar, en principio, todavía también sin el dispositivo de inyección, pero sólo cuando no aparecen modificaciones en el estado de funcionamiento de la unidad de accionamiento de la bomba o en el sistema de refrigeración. Un fallo o una avería de la inyección de fluido de bloqueo no tiene que condicionar forzosamente una desconexión de la unidad de accionamiento de la bomba. En general, existe la posibilidad de continuar accionando la unidad al menos durante un cierto periodo de tiempo, y durante este periodo de tiempo subsanar la avería en el dispositivo de inyección.

Pero si en el caso de un fallo del sistema de inyección se produce, por ejemplo, una reducción del volumen del fluido de bloqueo en el funcionamiento bien en el circuito de refrigerante, entonces el fluido de proceso es aspirado, por decirlo así, en el interior del accionamiento y conduce allí a daños considerables. En bombas de ebullición, en las que normalmente el accionamiento está dispuesto debajo de la bomba, este efecto está apoyado todavía por la gravitación. Una reducción del volumen del fluido de bloqueo puede tener, además de fugas no deseadas, por ejemplo, en los conductos, varias causas. Por ejemplo, puede bajar la temperatura del agua de refrigeración, que se emplea normalmente en el intercambiador de calor para la refrigeración del fluido de bloqueo, con lo que se refrigera el fluido de bloqueo y se contrae condicionado térmicamente. O cuando se reduce la velocidad de rotación de la bomba, esto conduce también a una reducción del volumen del fluido de bloqueo. Aunque debe desconectarse la unidad de accionamiento de la bomba, esto conduce finalmente a una reducción del volumen del fluido de bloqueo. Por lo tanto, entonces existe el peligro considerable que el accionamiento se dañe o incluso se destruya de una manera irreparable a través del fluido de proceso.

El documento EP 2492511 A2 publica una unidad de accionamiento de bomba del tipo indicado al principio.

La invención aborda esta problemática. Por lo tanto, un cometido de la invención es preparar una unidad de accionamiento de bomba para el transporte de un fluido de proceso, en el que también en el caso de una avería en el suministro con fluido de bloqueo se garantiza que no se produzcan daños en el accionamiento a través del fluido de proceso. En particular, esta unidad de accionamiento de bomba debe poder emplearse también como bomba de ebullición.

El objeto de la invención que soluciona este cometido se caracteriza por las características de la reivindicación independiente de la patente.

Por lo tanto, de acuerdo con la invención, se propone una unidad de accionamiento de bomba para el transporte de un fluido de proceso, con una carcasa común, que rodea una bomba con un rodete para la rotación alrededor de una dirección axial y un accionamiento para la bomba, con un árbol para el accionamiento del rodete, que conecta el accionamiento con la bomba, y con un estrangulador, que se extiende alrededor del árbol, y que está previsto entre el rodete y el accionamiento, en donde la carcasa presenta una entrada de la bomba y una salida de la bomba para el fluido de proceso, en donde está prevista una entrada para el fluido de bloqueo, a través de la cual se puede introducir el fluido de bloqueo en el accionamiento, y una salida para el fluido para el fluido de bloqueo, a través de la cual se puede descargar el fluido de bloqueo desde la carcasa, y en donde en el árbol en la zona entre el estrangulador y el accionamiento está prevista una pluralidad de cámaras de almacenamiento para el fluido de bloqueo, cuyas cámaras de almacenamiento están dispuestas unas detrás de las otras con respecto a la dirección axial, de manera que en cada caso dos cámaras de almacenamiento vecinas están conectadas entre sí para la circulación.

Si se produce ahora un estado de funcionamiento, por ejemplo, a través de una avería en la alimentación del fluido de bloqueo, en el que no está disponible ya un volumen suficiente de fluido de bloqueo en el accionamiento o bien en la carcasa, para posibilitar un flujo de fluido de proceso a través del estrangulador hasta la bomba, entonces el fluido de proceso comienza a salir a lo largo del árbol fuera de la bomba, llega a través del estrangulador y hasta la primera de las cámaras de almacenamiento. Puesto que esta cámara está llena todavía con el fluido de bloqueo puro, se produce una mezcla del fluido de proceso con un fluido de bloqueo, con lo que se diluye en gran medida el fluido de proceso. Esta mezcla de fluido de proceso y de fluido de bloqueo llega entonces con fluido de bloqueo contaminado a la cámara de almacenamiento siguiente, que está llena todavía con fluido de bloqueo puro. En esta cámara de almacenamiento se diluye todavía más entonces el fluido de proceso a través del fluido de bloqueo puro. En la última cámara de almacenamiento, que está más próxima al accionamiento, se diluye el fluido de proceso entonces más intensamente. Incluso si entonces el fluido de bloqueo contaminado con fluido de proceso penetrase como consecuencia de ello en el accionamiento, entonces el fluido de proceso está tan fuertemente diluido que no se produce ningún daño del accionamiento.

En el caso de que aparezca una avería de este tipo, en la que no está disponible ya un volumen suficiente de fluido de bloqueo, existen entonces dos posibilidades. La primera posibilidad es que la avería sean tan grave que no se pueda subsanar en corto espacio de tiempo. Entonces debe desconectarse la unidad de accionamiento de la bomba, debiendo garantizarse a través de la configuración de acuerdo con la invención que en el caso de desconexión de la bomba, sólo pueda penetrar, en su caso, una cantidad reducida de fluido de proceso fuertemente diluido en forma del fluido de bloqueo contaminado en el accionamiento, lo que no conduce, sin embargo, a un daño del accionamiento. De esta manera se garantiza una desconexión segura de la unidad de accionamiento e la bomba, sin que se dañe en este caso el accionamiento a través del fluido de proceso penetrado.

La segunda posibilidad consiste en que la avería se puede subsanar en un plazo relativamente corto. En este caso, la unidad de accionamiento de bomba no debe desconectarse. Como se ha descrito anteriormente, en el caso de aparición de la avería, el fluido de proceso se diluye de forma sucesiva en las cámaras de almacenamiento que están dispuestas unas detrás de las otras en dirección axial. Si se subsana ahora la avería, entonces está disponible de nuevo una cantidad suficiente de fluido de bloqueo puro. Éste presiona entonces el fluido de bloqueo contaminado fuera de las cámaras de almacenamiento en dirección a la bomba, de manera que el fluido de bloqueo contaminado es lavado desde las cámaras de almacenamiento hasta la bomba. Esto se aplica de la misma manera también para el caso de que haya penetrado ya una cierta cantidad de fluido de bloqueo contaminado con fluido de proceso en el accionamiento. También éste se descarga entonces a través de la alimentación del fluido de bloqueo puro fuera del accionamiento, de manera que se evita eficazmente un daño del accionamiento a través del fluido de proceso.

De esta manera, en cualquier caso se asegura que a la aparición de tal avería, se impide un daño del accionamiento a través del fluido de proceso. o bien a través de la reanudación de la alimentación de fluido de bloqueo puro o a través de una desconexión controlada y segura de la unidad de accionamiento de bomba.

Una ventaja especial de la configuración de acuerdo con la invención con las cámaras de almacenamiento se puede ver en que entre el accionamiento o bien el cojinete radial previsto en el accionamiento en el lado de la bomba y la bomba no se necesita ninguna disposición de junta de estanqueidad en el árbol, en la que se produce un contacto corporal directo entre una pieza giratoria - es decir, una pieza conectada fija contra giro con el árbol - y una pieza estacionaria con respecto a la carcasa, es decir, por ejemplo una junta de estanqueidad de anillo de fricción.

El estrangulamiento y las cámaras de almacenamiento funcionan libres de contacto, en el sentido de que no contactan con el árbol giratorio. Esto es especialmente ventajoso en aquellas configuraciones en las que el fluido de proceso está a una presión muy alta, por ejemplo al menos a 200 bares y/o tiene una temperatura muy alta, por ejemplo al menos 40o°C. Especialmente en tales disposiciones, es decir, en juntas de estanqueidad de anillo de fricción, es problemático y menos seguro funcionalmente, por ejemplo, porque en el caso de una disminución del volumen del fluido de bloqueo en el accionamiento de pasa a la configuración de una contra presión, que se apoya sobre la junta de estanqueidad de anillo de fricción. La configuración sin contacto de acuerdo con la invención se caracteriza, en cambio, por una seguridad funcional más elevada y una tendencia más reducida al fallo.

Por razones técnicas de fabricación, se prefiere que cada cámara de almacenamiento esté configurada como espacio anular alrededor de la dirección axial.

De acuerdo con una configuración preferida, dos cámaras de almacenamiento vecinas respectivas están conectadas para la circulación por medio de un intersticio de estrangulamiento, en donde el árbol forma en cada caso una superficie de limitación del intersticio de estrangulamiento.

El número adecuado de cámaras de almacenamiento depende, naturalmente, del caso de aplicación respectivo o bien de la configuración concreta de la unidad de accionamiento de bomba, por ejemplo del volumen, que está disponible en el accionamiento para el fluido de bloqueo, del tamaño y de la potencia de la bomba o del fluido de proceso a transportar. En la práctica ha dado buen resultado que estén previstas al menos tres y como máximo diez cámaras de almacenamiento.

En una configuración preferida, al menos una de las cámaras de almacenamiento está prevista en la carcasa, por ejemplo como ranura en forma anular, que se extiende alrededor del árbol.

También son posibles configuraciones, en las que al menos una de las cámaras de almacenamiento está prevista en el árbol, por ejemplo como ranura en forma de anillo, que se extiende sobre la periferia del árbol.

Por razones técnicas de fabricación, es especialmente preferido que todas las cámaras de almacenamiento estén previstas en la carcasa.

De acuerdo con la invención, la salida y la entrada para el fluido de bloqueo están conectadas entre sí por medio de un conducto, de manera que está configurado un circuito de refrigeración para el fluido de bloqueo, en donde el circuito de refrigeración comprende un intercambiador de calor.

Para posibilitar una configuración lo más compacta y sencilla posible, es ventajoso que el intercambiador de calor para el circuito de refrigeración esté montado en la carcasa. El intercambiador de calor puede estar fijado, por ejemplo, por medio de una unión con brida o por medio de unión atornillada en la carcasa.

De acuerdo con un ejemplo de realización preferido, está previsto un dispositivo de inyección para rellenar el fluido de bloqueo.

Una dimensión adecuada de las cámaras de bloqueo depende, naturalmente, de la configuración respectiva de la unidad de accionamiento d bomba y, en particular, del volumen que está disponible para el fluido de bloqueo y, por lo tanto, debe calcularse para el caso de aplicación concreto. De acuerdo con la invención, las cámaras de almacenamiento presentan un volumen total, que es al menos tan grande y con preferencia el doble que la modificación del volumen condicionada térmicamente del fluido de bloqueo en el circuito de refrigeración en el caso de una disminución de la temperatura del fluido de bloqueo en la medida de un valor predeterminable. En el caso de aplicación respectivo, se puede determinar, por lo tanto, por ejemplo, en primer lugar el volumen que está previsto para el fluido de bloqueo en todo el circuito de refrigeración, incluyendo el volumen que está disponible en el accionamiento. Además, se estima la modificación de la temperatura, que se puede producir típicamente en el estado de funcionamiento en el fluido de bloqueo, que se encuentra en el circuito de refrigeración. Para el fluido de bloqueo utilizado en el caso de aplicación se puede calcular ahora con la ayuda del coeficiente de expansión térmica la modificación del volumen del fluido de bloqueo, que se provoca a través de tal modificación de la temperatura. Como volumen total de todas las cámaras de almacenamiento se selecciona entonces un valor que es al menos igual y con preferencia el doble que la modificación calculada del volumen del fluido de bloqueo.

Para muchas aplicaciones es ventajoso que el volumen total de todas las cámaras de almacenamiento sea al menos 0,5 % y como máximo 4$, con preferencia como máximo 3%, del volumen que está disponible en el circuito de refrigeración para el fluido de bloqueo.

En una forma de realización preferida, la carcasa está configurada como carcasa de presión, con preferencia para una presión de funcionamiento de al menos 200 bares.

Para muchas aplicaciones prácticas es ventajoso que la unidad de accionamiento de bomba esté configurada para un fluido de proceso que presenta una temperatura de más de 400°C.

La configuración de acuerdo con la invención es especialmente ventajosa para una unidad de accionamiento de bomba de este tipo, en la que el accionamiento está dispuesto con relación a la vertical debajo de la bomba o está dispuesta con respecto a la horizontal junto a la bomba. Son respecto a la posición de uso normal de la unidad de accionamiento de bomba, esto significa que la bomba está dispuesta en la carcasa común por encima o junto al accionamiento.

Una forma de realización especialmente importante para la práctica es que la unidad de accionamiento de bomba está configurada como bomba de ebullición para la circulación de un fluido de proceso.

Otras medidas y configuraciones ventajosas de la invención se deducen a partir de las reivindicaciones dependientes.

A continuación se explica en detalle la invención con la ayuda de ejemplos de realización y con la ayuda del dibujo. En el dibujo esquemático se muestra parcialmente en sección lo siguiente:

La figura 1 muestra un representación en sección parcialmente esquemática de un ejemplo de realización de una unidad de accionamiento de bomba de acuerdo con la invención.

La figura 2 muestra una representación en sección esquemática del estrangulamiento y de las cámaras de almacenamiento del ejemplo de realización de la figura 1 en el árbol entre el accionamiento y la bomba.

La figura 3 muestra, como la figura 2, pero para una primera variante de la pluralidad de cámaras de almacenamiento.

La figura 4 muestra, como la figura 2, pero para una segunda variante de la pluralidad de cámaras de almacenamiento; y

La figura 5 muestra un diagrama para la ilustración de la concentración del fluido de proceso en las cámaras de almacenamiento en el caso de que se produzca una avería.

La figura 1 muestra en una representación en sección parcialmente esquemática un ejemplo de realización de una unidad de accionamiento de bomba de acuerdo con la invención para el transporte de un fluido de proceso, que se designa, en general, con el signo de referencia 1. La unidad de accionamiento de bomba 1 comprende un bomba 2, que está configurada como bomba centrífuga, así como un accionamiento 3, que está configurado como motor eléctrico. La bomba 2 y el accionamiento 3 están dispuestos en una carcasa común 4, que rodea el accionamiento 3 y la bomba 2. La carcasa 4 comprende una parte superior de la carcasa 41 así como una parte inferior de la carcasa 42, que están unidas por medio de uniones atornilladas no representadas o por medio de una unión con brida de forma hermética entre sí.

En particular, la unidad de accionamiento de bomba 1 está configurada en este ejemplo de realización como bomba de ebullición (ebullating pump). Como se ha mencionado al principio, en las bombas de ebullición se trata de unidades de accionamiento de bomba, que se emplean para procedimientos de lecho fluidizado o procedimientos de lecho en ebullición (ebullated bed process) en la industria de procesamiento de hidrocarburos. Estos procedimientos se emplean para limpiar, por ejemplo para desulfurar hidrocarburos pesados, que permanecen, por ejemplo, en la refinería de petróleo en el fondo de las columnas de separación y/o para fragmentarlos en hidrocarburos más ligeros, que se pueden utilizar entonces de una manera más rentable como destilados. Como un ejemplo de hidrocarburos pesados se menciona aquí aceite pesado, que permanece en la refinería de petróleo. En un procedimiento conocido se calienta la sustancia de partida, es decir, los hidrocarburos pesados como por ejemplo aceite pesado, se mezcla con hidrógeno y entonces se introduce como fluido de proceso en el reactor de lecho fluidizado o en el reactor de lecho de ebullición (ebullated bed reactor). En el reactor se realiza entonces la depuración o bien la fragmentación del fluido de proceso con la ayuda de catalizadores, que se mantienen en suspensión en el reactor, para garantizar un contacto lo más íntimo posible con el fluido de proceso.

Puesto que el fluido de proceso, condicionado por el proceso, está a una presión muy alta de, por ejemplo, al menos 200 bares y a una temperatura muy alta de, por ejemplo, 400°C, la bomba de ebullición debe estar diseñada también para tales presiones y temperaturas. En particular, en este caso la carcasa 4 de la bomba de ebullición 1, configurada como unidad de accionamiento de bomba, que rodea la bomba 2 y el accionamiento 3, está configurada como carcasa de presión que puede resistir con seguridad estas altas presiones de funcionamiento de, por ejemplo, 200 bares o más. Además, la bomba de ebullición está configurada también de tal forma que puede transportar sin peligro un fluido de proceso caliente, que presenta una temperatura de más de 400°C.

Por lo tanto, a continuación se hace referencia, con carácter ejemplar, al caso de aplicación importante para la práctica, en el que la unidad de accionamiento de bomba 1 está configurada como tal bomba de ebullición. No obstante, se entiende que la invención no está limitada a tales configuraciones o bien aplicaciones. La unidad de accionamiento de bomba 1 de acuerdo con la invención puede estar configurada también para otras aplicaciones, por ejemplo como bomba de inmersión, que está total o parcialmente sumergida durante el funcionamiento en un líquido, por ejemplo agua. En particular, la invención es adecuada para aquellas unidades de accionamiento de bomba, en las que el accionamiento 3 está dispuesto con respecto a la vertical debajo de la bomba 2 (bomba vertical) o en las que el accionamiento 3 está dispuesto con respecto a la horizontal junto a la bomba 2 (bomba horizontal). Una representación de un ejemplo de realización como bomba horizontal corresponde en este caso, por ejemplo, a una representación, que resulta a través de la rotación e la figura 1 alrededor de 90°.

En el ejemplo de realización representado en la figura 1 de la unidad de accionamiento de bomba 1 de acuerdo con la invención como bomba de ebullición, la bomba 2 está dispuesta con respecto a la posición de uso normal, que se representa en la figura 1, por encima del accionamiento 3. La bomba 2 está configurada como bomba centrífuga con un rodete 21, que presenta varias aletas y que gira en el estado de funcionamiento alrededor de una dirección axial A. La carcasa 4 presenta una entrada de la bomba 22, que está dispuesta aquí por encima del rodete 21, así como una salida de la bomba 23, que está dispuesta aquí en el lateral de la carcasa 4. El rodete 21 transporta el fluido de proceso, por lo tanto aquí el fluido con los hidrocarburos pesados, por ejemplo, aceite pesado, desde la entrada de la bomba 22 hacia la salida de la bomba 23, que está conectada directamente con el reactor.

Para el accionamiento del rodete 21 está previsto el accionamiento 3, que está configurado aquí de una manera conocida en sí como motor eléctrico de tubo hendido (motor hermético). El accionamiento 3 comprende un rotor interior 31 así como un estator exterior 32 que rodea el rotor 31. Entre el rotor 31 y el estator 32 está previsto un tubo o hendido 33, que obtura de manera conocida el estator herméticamente frente al rotor 31. El rotor 31 está conectado fijo contra giro con un árbol 5, que se ext8iende en dirección axial A y, por otra parte, está conectado fijo contra giro con el rodete 21 de la bomba 2, de manera que la bomba 2 puede ser accionada por medio del accionamiento 3.

Con respecto a la dirección axial A inmediatamente por encima e in mediatamente por debajo del accionamiento 3 está previsto, respectivamente, un cojinete radial 6 para el alojamiento radial del árbol 5. Debajo del cojinete radial inferior 6 de acuerdo con la representación está previsto un cojinete axial 7 para el árbol 5. Además, en el extremo inferior del árbol 5 de acuerdo con la invención está previsto todavía un rodete de circulación 8 para un fluido de bloqueo, que está conectado igualmente fijo contra giro con el árbol 5 y que está configurado como rodete radial. Su función se explica más adelante. El rodete de circulación 8 puede estar previsto también entre la bomba 2 y el accionamiento 3 sobre el árbol 5.

Durante el funcionamiento de la bomba, ésta transporta el fluido de proceso desde la entrada de la bomba 22 hacia la salida de la bomba 23. En el caso de hidrocarburos pesados como, por ejemplo, aceite pesado como fluido de proceso, pero también en el caso de otros fluidos de proceso, por ejemplo sustancias agresivas químicamente o fluidos contaminados, es necesario tomar medidas para que el fluido de proceso no pueda penetrar o al menos no en una cantidad perjudicial en el accionamiento 3. Tal penetración sería posible, por ejemplo, cuando el fluido de proceso sale a lo largo del árbol 5 desde la bomba 2 y como consecuencia de ello penetra a lo largo del árbol 5 en el accionamiento 3. Por este motivo, está previsto un fluido de bloqueo, por ejemplo aceite, especialmente aceite lubricante o aceite refrigerante, cuya función es impedir la penetración de fluido de proceso en el accionamiento 3. Además, el fluido de bloqueo cumple también la función de disipar calor como fluido de refrigeración y, como lubricante, la función de lubricar el accionamiento 3 así como el cojinete radial 6 y el cojinete axial 7. El calor que debe ser disipado por el fluido de bloqueo comprende tanto el calor, que es generado durante el funcionamiento del accionamiento 3 por éste como también el calor que se transmite desde el fluido de proceso caliente sobre el árbol 5 o sobre la carcasa 4. Mientras que la presión del proceso en el accionamiento 3 y en la bomba 2 es esencialmente la misma, la temperatura de funcionamiento en la bomba 2 es claramente más alta que en el accionamiento 3. Mientras que, por ejemplo, el rodete 21 adopta esencialmente la misma temperatura que el fluido de proceso, es decir, aquí por encima de 400°C, la temperatura en el accionamiento 3 es claramente más baja, por ejemplo en el intervalo de 60°C. De esta manera, el fluido de bloqueo tiene también la función de disipar el calor transmitido desde el rodete caliente 21 sobre el árbol 5.

Para el suministro con el fluido de bloqueo, en la carcasa 4 tanto está prevista una entrada 43 para el fluido de bloqueo, a través de la cual se puede introducir el fluido de bloqueo en el accionamiento 3 como también una salida 44 pare el fluido de bloqueo, a través de la cual se puede descargar el fluido de bloqueo desde la carcasa 4. Según la invención, como se representa en la figura 1, la salida 44 está conectada para la circulación a través de un conducto 91 con la entrada 43, de manera que el fluido de bloqueo es conducido en un circuito de refrigeración. Este circuito de refrigeración comprende, además, un intercambiador de calor 9, que está previsto fuera de la carcasa 4, y en el que el fluido de bloqueo cede su calor a un portador de calor, por ejemplo agua.

La entrada 43 para el fluido de bloqueo está prevista según la representación en el extremo inferior de la carcasa 4, de manera que el fluido de bloqueo no sólo circula a través del accionamiento 3, sino también a través de los dos cojinetes radiales 6 así como el cojinete axial 7, con lo que éstos son lubricados y refrigerados. De acuerdo con la representación, por encima del cojinete radial superior 6 se conduce el fluido de bloqueo entonces hacia la salida 44 y llega a través del conducto 91 hacia el intercambiador de calor 9, donde el fluido de bloqueo cede calor. Desde el intercambiador de calor 9 se conduce el fluido de bloqueo entonces a través del conducto 91 de retorno hacia la entrada 43, con lo que se cierra el circuito de refrigeración.

El rodete de circulación 8 ya mencionado, que es accionado por el árbol 5, sirve para hacer circular el fluido de bloqueo a través del circuito de refrigeración. La entrada 43 está colocada opuesta al rodete de circulación 8, de manera que el rodete de circulación 8 aspira el fluido de bloqueo en dirección axial A a través de la entrada 43. El fluido de bloqueo transportado por el rodete de circulación 8 circula a través del cojinete axial 7 así como a través del cojinete radial inferior 6, luego se introduce en el accionamiento 3, circula allí a través del intersticio entre el rotor 31 y el tubo hendido 33, sale desde el accionamiento 3, fluye a través del cojinete radial superior 6 y se conduce entonces hacia la salida 44, desde donde el fluido de bloqueo se hace circular a través del conducto 91 y el intercambiador de calor 9 de retorno a la entrada 44.

A través del fluido de bloqueo que circula en el circuito de refrigeración se impide la penetración de fluido de proceso en los cojinetes 6, 7 y en particular en el accionamiento 3, luego el fluido de bloqueo en circulación bloquea el paso para el fluido de proceso a lo largo del árbol 5 hasta el accionamiento 3.

Para elevar todavía la seguridad de funcionamiento de la unidad de accionamiento de bomba 1 y compensar, por ejemplo, las oscilaciones del volumen del fluido de bloqueo en el circuito de refrigeración está previsto, además, un dispositivo de inyección 92 para el relleno o bien para la alimentación de fluido de bloqueo al circuito de refrigeración. El dispositivo de inyección 92 no representado en detalle comprende una fuente o bien un depósito de reserva para el fluido de bloqueo y está conectado a través de una válvula de retención 93 con el circuito de refrigeración. En este caso, es posible - como se representa en la figura 1 - que el dispositivo de inyección 92 esté conectado con la parte del circuito de refrigeración, dispuesta fuera de la carcasa 4, es decir, por ejemplo, con el conducto 91, o en la carcasa 4 está previsto un orificio de entrada separado, a través del cual se puede introducir el fluido de bloqueo desde el dispositivo de inyección 92 hasta el circuito de refrigeración.

Durante el funcionamiento normal, es decir, libre de interferencias de la unidad de accionamiento de bomba 1 se utiliza el dispositivo de inyección 92 para compensar una corriente de fuga desead y controlada del fluido de bloqueo a lo largo del árbol 5 hasta la bomba 2. El fluido de bloqueo que sale desde el accionamiento 3 y que fluye a través del cojinete radial superior 6 no es descargado totalmente a través de la salida 44. Una parte del fluido de bloqueo genera una corriente de fuga a lo largo del árbol 5 hasta la bomba 2 y se mezcla allí con el fluido de proceso, lo que no tiene, sin embargo, repercusiones negativas. A través de esta corriente de fuga hasta el interior de la bomba 2 se impide de una manera eficiente que pueda circular en dirección inversa fluido de proceso a lo largo del árbol 5 desde la bomba 2. La cantidad de fluido de bloqueo necesaria para esta circulación de fuga es conducida al circuito de refrigeración de una manera continua a través del dispositivo de inyección 92, es decir, que en el funcionamiento normal, el dispositivo de inyección 92 sustituye la cantidad de fluido de bloqueo, que se introduce a través de la circulación de fuga en el fluido de proceso. Además, el dispositivo de inyección 92 compensa las modificaciones del volumen del fluido de bloqueo que se encuentra en el circuito de refrigeración. Tales modificaciones del volumen pueden aparecer, por ejemplo, en el caso de modificaciones del número de revoluciones de la bomba 2 o en el caso de cambios de la temperatura o durante un arranque o durante la desconexión de la unidad de accionamiento de bomba 1.

La corriente de fuga no es normalmente especialmente fuerte y tiene, por ejemplo, en el funcionamiento normal aproximadamente de 20 a 30 litros/hora. Si se produce ahora una avería en el dispositivo de inyección 92 o bien en el sistema de inyección para el fluido de bloqueo, por ejemplo un fallo del dispositivo de inyección 92, de manera que el dispositivo de inyección 92 no puede suministrada fluido de bloqueo o no lo puede suministrar en una cantidad suficiente al circuito de refrigeración, entonces no conduce inevitablemente al peligro de que el accionamiento 3 se dañe a través del fluido de proceso entrante, porque en el circuito de refrigeración circula todavía fluido de bloqueo en una medida suficiente para mantener el fluido de proceso alejado del accionamiento 3.

Si ahora en el caso de tal interferencia del dispositivo de inyección 92 se produce adicionalmente una disminución del volumen del fluido de bloqueo que se encuentra todavía en el circuito de refrigeración, puede aparecer un estado, en el que no está disponible ya un volumen suficiente de fluido de bloqueo en el accionamiento 3 o bien en la carcasa 4 para impedir un flujo del fluido de proceso a lo largo del árbol 5 fuera de la bomba 2 en la dirección del accionamiento 3. Tal disminución del volumen puede tener varias causas. Por ejemplo, se puede reducir la temperatura del portador de calor, por ejemplo del agua de refrigeración, al que el fluido de bloqueo en el intercambiador de calor 9 cede calor, o se reduce el número de revoluciones, es decir, la velocidad de rotación de la bomba 2 o se desconecta unidad de accionamiento de bomba 1.

Para proteger también en aquellos estados, en los que se produce una reducción del volumen del fluido de bloqueo que se encuentra en el circuito de refrigeración, el accionamiento 3 en una medida suficiente contra una penetración de fluido de proceso, de acuerdo con la invención, en el árbol 5 en la zona entre la bomba 2 y el accionamiento 3 está prevista una combinación, que se designa, en general, con el signo de referencia 10 y comprende un estrangulamiento 13 así como una pluralidad de cámaras de almacenamiento 11. La figura 2 muestra una representación en sección de esta combinación 10 del ejemplo de realización de la figura 1. La combinación 10 comprende una pluralidad, aquí cinco, cámaras de almacenamiento 11 para el fluido de bloqueo, que están dispuestas unas detrás de las otras con respecto a la dirección axial A, de manera que en cada caso dos cámaras de almacenamiento 11 vecinas están conectadas para la circulación. Esta conexión para la circulación está configurada con preferencia, como se representa en la figura 2, como intersticio de estrangulamiento 12, en donde el árbol 5 forma en cada caso una superficie de limitación del intersticio de estrangulamiento 12. En la figura 2 se designa el intersticio de estrangulamiento con el signo de referencia 12 sólo para las dos cámaras de almacenamiento superiores 11 de acuerdo con la representación. Naturalmente, también las otras cámaras de almacenamiento 11 están conectadas para la circulación con tal intersticio de estrangulamiento 12.

Entre la cámara de almacenamiento 12, que está más próxima a la bomba 2 o bien al rodete 21, es decir, de acuerdo con la representación, por lo tanto, la cámara de almacenamiento 11 más alta, y el rodete 21 de la bomba 2 está dispuesto un estrangulamiento 13, que está configurado aquí como casquillo de estrangulamiento 13, que se extiende de manera conocida en sí alrededor del árbol 5, sin entrar en contacto en este caso con el árbol 5. El casquillo de estrangulamiento 13 está dispuesto o bien montado estacionario con respecto a la carcasa 4. El casquillo de estrangulamiento 13 está configurado de tal forma que en el funcionamiento normal, es decir, libre de interferencias, de la unidad de accionamiento de bomba 1, limita la corriente volumétrica del fluido de bloqueo en la bomba 2 a una corriente de fuga controlada. Se entiende que la configuración del estrangulamiento como casquillo de estrangulamiento 13 debe comprenderse sólo de forma ejemplar. Como estrangulamiento 13 es adecuado cualquier dispositivo conocido en sí, con el que se puede generar de una manera libre de contacto una corriente de fuga controlada del fluido de bloqueo. Así, por ejemplo, la superficie del estrangulamiento 13 dirigida hacia el árbol 5 puede estar configurada lisa o bien no estructurada. Pero también es posible que el estrangulamiento 13 esté configurado como un estrangulamiento laberíntico 13, que presenta de manera conocida en sí sobre su superficie dirigida hacia el árbol varias ranuras o nervaduras, que forman un perfil del tipo de peine, que se designa normalmente como laberinto.

Las cinco cámaras de almacenamiento 11 (ver la figura 2) están configuradas aquí en cada caso como espacio anular, que se extiende alrededor del árbol 4. En este caso, todas las cámaras de almacenamiento 11 están previstas en la carcasa 4 o en un componente que está estacionario con respecto a la carcasa y rodea el árbol 5. Las cámaras de almacenamiento 11 pueden estar fabricadas, por ejemplo, por procedimientos de mecanización por arranque de virutas en la carcasa 4.

En la forma de realización representada en la figura 2, todas las cinco cámaras de almacenamiento 11 tienen el mismo volumen, por lo que el volumen total de todas las cámaras de almacenamiento 11 es cinco veces el volumen de una cámara de almacenamiento 11. Se entiende que no es necesario que todas las cámaras de almacenamiento 11 tengan el mismo l¡¡¡volumen, en general es posible configurar las cámaras de almacenamiento 11 con diferentes volúmenes.

En el funcionamiento normal libre de interferencias de la unidad de accionamiento de bomba 1, como ya se ha descrito, el fluido de bloqueo circula por medio del rodete de circulación 8 en el circuito de refrigeración, en donde el retorno del fluido de bloqueo hacia la salida 44 se realiza, por ejemplo, como se representa de forma esquemática en la figura 1 - desde aquella cámara de almacenamiento 11, que se encuentra más próxima al accionamiento 3. Pero también es posible prever el retorno en otro lugar, por ejemplo entre el accionamiento 3 y la cámara de almacenamiento 11 que se encuentra más próxima.

Pero el fluido de bloqueo no es retornado totalmente a través de la salida 44, sino que existe una corriente de fuga controlada del fluido de bloqueo desde el accionamiento 3 a través de las cinco cámaras de almacenamiento 11 y el casquillo de estrangulamiento 13 hasta el interior de la bomba 2. Esta corriente de fuga impide de una manera fiable que en dirección inversa pueda circular fluido de proceso desde la bomba 2 a lo largo del árbol 5 en la dirección del accionamiento. El volumen de líquido de bloqueo, que se introduce a través de la corriente de fuga controlada en la bomba 2 y, por lo tanto, en el fluido de proceso, se pierde en el circuito de refrigeración, pero se sustituye por medio del dispositivo de inyección 92 por fluido nuevo, que se introduce en el circuito de refrigeración.

Si se produce ahora, como ya se ha descrito, una interferencia en el suministro del fluido de bloqueo, por ejemplo un fallo del dispositivo de inyección 92, de manera que no se suministra nada o no se suministra una cantidad suficiente de fluido de bloqueo y entonces se pasa a un estado, que conduce a una disminución del volumen del fluido de bloqueo en el circuito de refrigeración, entonces la configuración de acuerdo con la invención con las cámaras de almacenamiento 11 para el fluido de bloqueo protege el accionamiento 3 en una medida suficiente contra la penetración del fluido de bloqueo, como se explica a continuación con la ayuda de la figura 2.

Un fallo en el suministro de fluido de bloqueo unido con una disminución del volumen del fluido de bloqueo en el circuito de refrigerante conduce a que el fluido de proceso pueda salir ahora desde la bomba 2 a lo largo del árbol 5 o bien sea aspirado, en determinadas circunstancias, en la dirección del accionamiento 3. Esto se indica en la figura 2 por medio de las flechas provistas con el signo de referencia P. El fluido de proceso llega entonces en primer lugar a la primera cámara de almacenamiento 11, que está más próxima a la bomba 2. Esta cámara de almacenamiento 11 está llena todavía, como también todas las otras cámaras de almacenamiento 11, con fluido de bloqueo puro, que está almacenado allí. Como consecuencia de ello, se produce en esta primera cámara de almacenamiento 11 una mezcla del fluido de proceso con el fluido de bloqueo, con lo que se diluye en gran medida el fluido de proceso. El fluido de proceso se representa en la figura 2 de manera simbólica por medio de los trazos pequeños (sin signos de referencia) en las cámaras de almacenamiento 11. El fluido de proceso ahora ya claramente diluido llega a través del intersticio de estrangulamiento 12 hasta la cámara de almacenamiento 11 siguiente que está llena en primer lugar todavía totalmente con fluido de bloqueo puro. En esta cámara de almacenamiento 11 se diluye todavía más el fluido de proceso ya diluido a través del fluido de bloqueo, antes de que esta mezcla más diluida puede penetrar a través del siguiente intersticio de estrangulamiento 12 en la cámara de almacenamiento 11 vecina. Este proceso prosigue hasta la cámara de almacenamiento 11 que está más próxima al accionamiento 3. En esta última cámara de almacenamiento 11 delante del accionamiento 3 el fluido de proceso está diluido al máximo. Sólo a partir de esta última cámara de almacenamiento 11, el fluido de proceso más diluido puede llegar, como se indica con la flecha con el signo de referencia P1 en la figura 2, a través del cojinete radial 6 hasta el accionamiento 3.

A través de esta mezcla con el fluido de bloqueo puro, el fluido de proceso en la última cámara de almacenamiento 11 delante del accionamiento 3, que puede penetrar, dado el caso, en el accionamiento 3, está ya tan fuertemente diluido que no puede causar por el momento ningún daño del accionamiento 3.

Para realizar la mejor mezcla a fondo posible del fluido de proceso con el fluido de bloqueo en las cámaras de almacenamiento 11, puede ser ventajoso configurar la vía de circulación para el fluido de proceso a través de la combinación 10 con otras medidas, de manera que se producen turbulencias para transportar la mezcla del fluido con el fluido de bloqueo que se encuentra en las cámaras de almacenamiento 11. En la configuración de acuerdo con la figura 2, por este motivo, en el árbol 5 están previstas varias ranuras 111 en forma de anillo, cada una de las cuales está dispuesta frente a una de las cámaras de almacenamiento.

Cuando ahora se ha subsanado la avería durante el relleno del fluido de bloqueo en el circuito de refrigeración, es decir, por ejemplo, que el dispositivo de inyección 92 trabaja de nuevo correctamente, entonces a través del fluido de bloqueo alimentado de nuevo se comprime el fluido de bloqueo contaminado con el fluido de proceso tanto desde el accionamiento 3 (en el caso de que haya penetrado hasta allí) como también de manera sucesiva desde las cámaras de almacenamiento 11 y se transporta a la bomba 2. Después de este lavado del accionamiento 3 y de las cámaras de almacenamiento 11, entonces el accionamiento 3 y las cámaras de almacenamiento 11 son llenados de nuevo con fluido de bloqueo puro, de manera que se puede proseguir el funcionamiento normal.

Naturalmente una protección efectiva del accionamiento depende de la duración de la interferencia en el suministro siguiente de fluido de bloqueo en el circuito de refrigeración. Si transcurriese demasiado tiempo hasta que se subsana esta avería o, por ejemplo, apareciese una fuga no deseada en el circuito de refrigeración a través de conductos dañados o lugares de conexión no estancos, entonces la configuración de acuerdo con la invención posibilita siempre todavía que se puede desconectar la unidad de accionamiento de bomba, sin que exista el peligro de que durante el proceso de desconexión puede penetrar fluido de proceso en una cantidad perjudicial en el accionamiento.

La figura 5 ilustra el modo de actuación de la configuración de acuerdo con la invención de la combinación 10 con las cámaras de almacenamiento 11 en el caso de aparición de una avería. En el ejemplo concreto. que se representa en la figura 5, la avería consiste en que falla el dispositivo de inyección, de manera que no puede entrar ya fluido de bloqueo nuevo en el circuito de refrigeración. Además, en el circuito de refrigeración se produce una refrigeración del fluido de bloqueo de 10K, por ejemplo a través de una reducción del número de revoluciones del accionamiento 3 y/o a través de una modificación de la temperatura en el portador de calor, por ejemplo en el agua de refrigeración, del intercambiador de calor 9. Las cinco cámaras de almacenamiento 11 (ver la figura 2) presentan un volumen total, que corresponde aproximadamente a 1,3 % del volumen del circuito de refrigeración, en donde el volumen del circuito de refrigeración se compone del volumen, que está disponible para el fluido de bloqueo en el accionamiento 3, así como los volúmenes en el intercambiador de calor 9, el conducto 91 así como todas las conexiones entre la entrada 43 y la salida 44. Como fluido de bloqueo se utiliza un aceite, que tiene un coeficiente de dilatación térmica con respecto al volumen de 0,7 ■ 10-3/K.

El diagrama en la figura 5 muestra el desarrollo temporal del volumen relativo VP del fluido de proceso para las cinco cámaras de almacenamiento 11 (ver la figura 2). Sobre el eje horizontal se representa el tiempo T y sobre el eje vertical de representa el volumen relativo VP del fluido de proceso en una de las cámaras de almacenamiento 11. La curva K1 muestra el volumen relativo VP para la primera cámara de almacenamiento 11, que es la cámara de almacenamiento 11 que está más próxima a la bomba 2 o bien al rodete 21. En la figura 2, ésta es la cámara de almacenamiento más alta 11 de acuerdo con la invención. Las curvas K2, K3, K4, K5 muestran de una manera similar el volumen relativo del fluido de proceso en las cámaras de almacenamiento 11 vecinas, en donde la numeración de las cámaras de almacenamiento 11 corresponde a su secuencia representada en la figura 2. Es decir, que la curva K2 indica el volumen relativo VP del fluido de proceso en la segunda cámara de almacenamiento 11, que está dispuesta directamente adyacente a la primera cámara de almacenamiento 11, etc. De una manera correspondiente, la curva K5 indica el volumen relativo VP del fluido de proceso en aquella cámara de almacenamiento 11, que está más próxima al accionamiento 3.

Sobre el eje de tiempo, t1 indica el instante, en el que en el caso de la aparición de la avería descrita anteriormente el fluido de proceso comienza a entrar en la primera cámara de almacenamiento 11, es decir, que poco antes del instante t1 precisamente todavía todas las cinco cámaras de almacenamiento 11 con fluido de bloqueo puro. A partir del instante t1, el fluido de proceso penetra con un caudal de flujo constante en la primera cámara de almacenamiento 11. Este caudal de flujo es tal que por cada intervalo de tiempo t1-t2 entra una cantidad de fluido de proceso en la primera cámara de almacenamiento 11, que corresponde aproximadamente a un cuarto del volumen de la primera cámara de almacenamiento 11.

El diagrama en la figura 5 ilustra claramente el efecto de dilución que se incrementa desde la cámara de almacenamiento hacia la cámara de almacenamiento, que resulta a través de la mezcla del fluido de proceso con el fluido de bloqueo. En el instante t10 de acuerdo con la curva K1, la porción relativa del volumen del fluido de proceso en la primera cámara de almacenamiento 11 se ha incrementado ya hasta más del 90%, mientras que según la curva K5 la porción relativa del volumen del fluido de proceso en la última cámara de almacenamiento es sólo aproximadamente un cuarto, es decir, aproximadamente un 25 %,

De esta manera se garantiza que durante un periodo de tiempo más prolongado, en su caso, solamente puede penetran fluido de proceso sólo muy diluido en el accionamiento 3, lo que no conduce normalmente a un daño del accionamiento 3.

Una ventaja especial de la configuración de acuerdo con la invención es en este caso que entre el accionamiento 3 o bien el cojinete radial superior 6 y la bomba 2 no es necesaria ninguna disposición de junta de estanqueidad, que se basa en un contacto corporal directo entre partes giratorias y estacionarias. Por lo tanto, especialmente aquí se puede prescindir de juntas de estanqueidad de anillo de fricción, que se han revelado especialmente a altas temperaturas y/o altas presiones del proceso como problemáticas y propensas a averías.

A continuación se describen con la ayuda de la figura y de la figura 4 todavía dos variantes para la configuración de las cámaras de almacenamiento 11. En este caso, se describen sólo las diferencias con respecto a la forma de realización representada en la figura 2. Todas las explicaciones anteriores se aplican de la misma manera conveniente también para ambas variantes.

En la primera variante representad en la figura 3 están dispuestas, en total, cuatro cámaras de almacenamiento 11 unas detrás de las otras con respecto a la dirección axial, cada una de las cuales está configurada como espacio anular alrededor de la dirección axial A. Todas las cámaras de almacenamiento 11 están previstas en esta forma de realización en el árbol 5.

En la segunda variante representada en la figura 4, están dispuestas, en total, seis cámaras de almacenamiento 11 con respecto a la dirección axial, cada una de las cuales está configurada como espacio anular alrededor de la dirección axial A. Las cámaras de almacenamiento 11 están previstas en esta forma de realización de manera alterna en la carcasa o bien en una parte estacionaria con relación a la carcasa y en el árbol 5. En este caso, las cámaras de almacenamiento 11 previstas en la carcasa 4 tienen un volumen diferente, aquí un volumen mayor que el previsto en el árbol 5.

Las formas de realización representadas en las figuras 2 a 4 de la combinación 10 con el estrangulamiento 13 y las cámaras de almacenamiento 11 deben entenderse, naturalmente, sólo de forma ejemplar. Aquí son posibles numerosas modificaciones, solamente una pareja de ellas se mencionan a continuación.

Las cámaras de almacenamiento 11 configuradas como espacio anular en el árbol 5 o en la carcasa 4 se representan en las figuras 2 a 4, respectivamente, con una sección transversal rectangular en una sección a lo largo de la dirección axial A. Esta sección transversal puede tener, naturalmente, también otras formas, por ejemplo la sección trasversal puede tener forma de U o forma de V.

También las cámaras de almacenamiento 11 pueden estar configuradas como escotaduras en forma de sector en la carcasa 4 y/o en el árbol, es decir, que las cámaras de almacenamiento 11 no tienen que extenderse sobre toda la periferia alrededor del árbol.

También el volumen de las cámaras de almacenamiento 11 individuales puede ser diferente (ver, por ejemplo, la figura 3), también el volumen de las cámaras de almacenamiento 11, que están dispuestas en la carcasa 4 o de aquellas cámaras de almacenamiento 11, que están dispuestas en el árbol.

Una selección adecuada del número de las cámaras de almacenamiento 11 depende del caso de aplicación respectivo. Para muchas configuraciones es ventajoso que estén previstas al menos tres cámaras de almacenamiento 11 y como máximo diez cámaras de almacenamiento 11.

También el volumen total de todas las cámaras de almacenamiento se puede adaptar al caso de aplicación respectivo. De acuerdo con la invención. el volumen total de las cámaras de almacenamiento 11 se determina con la ayuda de la reducción del volumen del fluido de bloqueo, previsible en el funcionamiento o bien en el caso de avería en el circuito de refrigeración. Para muchas aplicaciones se ha revelado que es ventajoso que el volumen total de todas las cámaras de almacenamiento 11 se al menos 0,5 % y como máximo 4%, con preferencia como máximo 3 % y de manera especial como máximo2 % del volumen que está disponible en el circuito de refrigeración para el fluido de bloqueo

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Unidad de accionamiento de bomba para el transporte de un fluido de proceso, con una carcasa común (4), que rodea una bomba (2) con un rodete (21) para la rotación alrededor de una dirección axial (A) y un accionamiento (3) para la bomba (2), con un árbol (5) para el accionamiento del rodete (21), que conecta el accionamiento (3) con la bomba, (2) y con un estrangulador (13), que se extiende alrededor del árbol (5), y que está previsto entre el rodete (21) y el accionamiento (3), en donde la carcasa (4) presenta una entrada de la bomba (22) y una salida de la bomba (23) para el fluido de proceso, en donde está prevista una entrada (43) para el fluido de bloqueo, a través de la cual se puede introducir el fluido de bloqueo en el accionamiento (3), y una salida (44) para el fluido de bloqueo, a través de la cual se puede descargar el fluido de bloqueo desde la carcasa (4), y en donde la salida (44) y la entrada (43) para e fluido de bloqueo están conectadas entre sí por medio de un conducto (91), de manera que un circuito de refrigeración está configurado para el fluido de bloqueo, en donde el circuito de refrigeración comprende un intercambiador de calor (9), en donde en el árbol (5) en la zona entre el estrangulador (13) y el accionamiento (3) está prevista una pluralidad de cámaras de almacenamiento (11) para el fluido de bloqueo, cuyas cámaras de almacenamiento (11) están dispuestas unas detrás de las otras con respecto a la dirección axial (A), y de manera que en cada caso dos cámaras de almacenamiento (11) vecinas están conectadas entre sí para la circulación, y en donde las cámaras de almacenamiento (11) presentan un volumen general, que es al menos igual que la modificación del volumen condicionada térmicamente del fluido de bloqueo en el circuito de refrigeración en el caso de una disminución de la temperatura del fluido de bloqueo en un valor predeterminable.

2. Unidad de accionamiento de bomba de acuerdo con la reivindicación 1, en la que cada cámara de almacenamiento (11) está configurada como espacio anular alrededor de la dirección axial (A).

3. Unidad de accionamiento de bomba de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que, respectivamente, dos cámaras de almacenamiento (11) vecinas están conectadas para la circulación por medio de un intersticio de estrangulamiento (12), en donde el árbol (5) forma en cada caso una superficie de limitación del intersticio de estrangulamiento (12).

4. Unidad de accionamiento de bomba de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores con al menos tres y como máximo diez cámaras de almacenamiento (11).

5. Unidad de accionamiento de bomba de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos una de las cámaras de almacenamiento (11) está prevista en la carcasa (4).

6. Unidad de accionamiento de bomba de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que al menos una de las cámaras de almacenamiento (11) está prevista en el árbol (5).

7. Unidad de accionamiento de bomba de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, en la que todas las cámaras de almacenamiento (11) están previstas en la carcasa (4).

8. Unidad de accionamiento de bomba de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que está previsto un dispositivo de inyección (92) para rellenar fluido de bloqueo.

9. Unidad de accionamiento de bomba de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que el volumen total de todas las cámaras de almacenamiento (11) es al menos el doble que la modificación del volumen condicionada térmicamente del fluido de bloqueo en el circuito de refrigeración en el caso de una disminución de la temperatura del fluido de bloqueo en el valor predeterminable.

10. Unidad de accionamiento de bomba de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que el volumen total de todas las cámaras de almacenamiento (11) es al menos 0,5 % y como máximo 4 %, con preferencia como máximo 3 %, del volumen que está disponible en el circuito de refrigeración para el fluido de bloqueo.

11. Unidad de accionamiento de bomba de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que la carcasa (4) está configurada como carcasa de presión, con preferencia para una presión de servicio de al menos 200 bares.

12. Unidad de accionamiento de bomba de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, configurada para el fluido de proceso, que presenta una temperatura de más de 400°C.

13. Unidad de accionamiento de bomba de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que el accionamiento (3) está dispuesto con respecto a la vertical debajo de la bomba (2) o con respecto a la horizontal junto a la bomba (2).

14. Unidad de accionamiento de bomba de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que está configurada como bomba de ebullición para la circulación de un proceso de fluido.