MX2014002795A - Sello para maquina giratoria. - Google Patents

Abstract

Una máquina giratoria incluye un rotor de máquina, un estator de máquina, un sello laberíntico dispuesto entre el rotor de máquina y el estator de máquina, un sello de gas seco dispuesto entre el rotor de máquina y el estator de máquina, el sello de gas seco estando dispuesto corriente abajo del sello laberíntico, el sello laberíntico incluye un rotor de sello laberíntico, y, un estator de sello laberíntico, el estator de sello laberíntico teniendo una cavidad que contiene un medio de transferencia de calor configurado para transferir calor entre el estator de sello laberíntico y una zona adyacente al estator de sello laberíntico para enfriar o calentar un fluido de procedimiento presurizado antes de que el fluido de procedimiento actúe contra el sello de gas seco.

Description

SELLO PARA MÁQUINA GIRATORIA Campo de la Invención Las modalidades de la materia aquí descritas se relacionan en general con máquinas giratorias o turbo y más en particular, al manejo de calor en compresores provistos con un sello de gas seco.

Antecedentes de la Invención En años anteriores, con el incremento en los precios de los combustibles fósiles, en muchos aspectos, el interés relacionado con el procesamiento de los combustibles fósiles se ha incrementado notablemente. Durante el procesamiento de combustibles fósiles, los fluidos se transportan de ubicaciones fuera de la costa o en la costa hasta plantas de procesamiento para su uso futuro. En otras aplicaciones, los fluidos pueden ser transportados en forma más local, por ejemplo, entre sub-sistemas de una planta de procesamiento de hidrocarburos para facilitar su distribución a los usuarios finales.

Por lo menos algunas estaciones de transporte de fluidos usan máquinas rotatorias, tales como compresores, ventiladores y/o bombas que son accionadas por turbinas de gas. Algunas de estas turbinas accionan el aparato de transporte de fluido asociado a través de una caja de engranajes que incrementa o disminuye la velocidad de la flecha de accionamiento de salida de la turbina de gas a una velocidad de flecha de accionamiento del aparato predeterminada. En otras máquinas rotatorias, los motores de accionamiento energizados en forma eléctrica o accionamiento eléctricos se usan en lugar de (o junto con) los accionamientos mecánicos (por ejemplo, turbinas de gas) para operar la máquina giratoria. Sin considerar el escenario particular, es decir, en la costa, fuera de la costa, etc., y sin considerar si la máquina giratoria es accionada por turbina o por motor, persiste la necesidad de incrementar la eficiencia, de disminuir los costos y reducir el impacto ambiental del procesamiento del combustible fósil y en particular, de las máquinas giratorias involucradas en tal procesamiento.

Un área particular de preocupación es el manejo de calor. Las máquinas giratorias o turbo y los compresores en particular, con frecuencia requieren sistemas complementarios que ¡mplementan el manejo de calor, es decir, la remoción o adición de calor. El manejo apropiado de calor es cada vez más importante con el predominante uso de componentes de alto desempeño que con frecuencia son más sensibles a problemas relacionados con el calor.

Por ejemplo, muchas máquinas giratorias ahora incorporan el uso de uno o más sellos de gas seco para mejorar el desempeño de la máquina y reducir la fuga de fluido del procesó. Típicamente, los sellos de gas seco incluyen un estator de sello de gas seco (un anillo no giratorio) y un rotor de sello de gas seco (un anillo giratorio). Durante la operación de una máquina giratoria que incluye un sello de gas seco, las ranuras en el estator de sello de gas seco y el rotor generan una fuerza dinámica de fluido, lo que provoca que el estator de sello de gas seco se separe del rotor de sello de gas seco para crear un "hueco en la marcha" entre el estator y el rotor de sello de gas seco. El "hueco en la marcha" típica es relativamente pequeño, dentro del orden de mieras. Con tales estrictas tolerancias, los sellos de gas seco son particularmente vulnerables al daño, en particular, cuando se somete a condiciones operativas que exceden a aquellas para las cuales se diseñó el sello de gas seco.

Por ejemplo, los fluidos presurizados del proceso pueden alcanzar temperaturas más altas que el intervalo de temperatura para el cual fue diseñado el sello de gas seco. Cuando el fluido del proceso está particularmente caliente, la exposición temporal uniforme de tales fluidos presurizados para el sello de gas seco puede calentar el sello de gas seco fuera del intervalo de temperatura para la cual fue diseñado el sello de gas seco. Por lo tanto, en ciertas circunstancias, sería conveniente enfriar el fluido del proceso antes que el fluido del proceso alcance el sello de gas seco.

Las bajas temperaturas del fluido del proceso también arriesgan la operación apropiada de los sello de gas secos. Por ejemplo, durante los episodios de suspensión temporal de la máquina, una porción del fluido del proceso cerca del sello de gas seco puede experimentar un proceso endotérmico, por ejemplo, la despresurización, durante lo cual, la temperatura del fluido del proceso puede caer en forma significativa. Un precipitado o una materia no gaseosa puede así, producirse en el fluido del proceso. Tales precipitados u otra materia no gaseosa pueden tener una dureza significativa y tomar forma de partícula. Cuando tales partículas se conducen hacia el sello de gas seco en el inicio, las partículas por ejemplo, pueden erosionar las superficies del rotor y/o del estator de sello de gas seco, lo cual define el "hueco en la marcha". Tal daño puede necesitar costosas suspensiones y reparaciones de la máquina. Por lo tanto, en otras circunstancias puede ser deseable calentar el fluido del proceso antes de que el fluido del proceso alcance el sello de gas seco.

Es importante hacer notar que incluso cuando se tiene la capacidad de calentar o enfriar el fluido del proceso, tal calentamiento y enfriamiento con frecuencia será poco efectivo para evitar el daño relacionado con la temperatura de la máquina giratoria, y en especial, del sello de gas seco, cuando la temperatura del fluido del proceso cambia más rápido de lo que tiene la capacidad de calentar o enfriar el gas. En otras palabras, cuando la temperatura del gas del proceso cambia abruptamente, por ejemplo, durante un repunte de presión y la solución, los medios o la estructura para enfriar el gas del proceso se implementa de tal forma que el tiempo de retardo en el tiempo de respuesta de la temperatura del fluido del proceso es demasiado, entonces, sin considerar el intento por calentar o enfriar el fluido del proceso, el sello de gas seco también se verá afectado.

Por lo tanto, en ciertas circunstancias sería conveniente contar con la opción de cambiar la temperatura del fluido del proceso en forma rápida, en particular, el fluido del proceso que queda contenido contra el sello de gas seco.

Breve Descripción de la Invención De conformidad con una modalidad ejemplificativa, una máquina giratoria incluye un rotor de máquina y un estator de máquina. Un sello de laberinto y un sello de gas seco están dispuestos entre el rotor de la máquina y el estator de la máquina. El sello de gas seco está dispuesto corriente abajo del sello de laberinto. También, el sello de laberinto incluye un rotor del sello de laberinto y un estator del sello de laberinto, el estator del sello de laberinto tiene una cavidad que contiene un medio de transferencia de calor configurado para transferir el calor entre el estator del sello de fluido y una zona adyacente al estator del sello de fluido para enfriar o calentar el fluido presurizado del proceso antes de que el fluido del proceso quede contenido contra el sello de gas seco.

De conformidad con otra modalidad ejemplificativa, un método para operar una máquina giratoria para procesar un fluido incluye sellar un rotor de la máquina giratoria con el uso de un sello de gas seco y un sello de laberinto, en donde la fuga del fluido fluye desde el sello de laberinto hasta el sello de gas seco, y cambiar la temperatura del fluido de fuga conforme el fluido de fuga pasa por el sello de laberinto.

De conformidad con otra modalidad ejemplificativa, una máquina giratoria incluye un rotor de máquina y un estator de máquina. Un primer sello está dispuesto entre el rotor de la máquina y el estator de la máquina. Un segundo sello está dispuesto entre el rotor de la máquina y el estator de la máquina, el segundo sello está dispuesto corriente abajo del primer sello. El primer sello incluye un rotor del sello y un estator del sello, el estator del sello tiene una cavidad que contiene un medio de transferencia de calor configurado para transferir el calor entre el estator del primer sello y una zona adyacente al estator del primer sello para enfriar o calentar el fluido presurizado del proceso antes de que el fluido quede contenido contra el segundo sello.

Breve Descripción de los Dibujos Los dibujos acompañantes, que se incorporan y que constituyen parte de la especificación, ilustran una o más modalidades y junto con la descripción, explican las modalidades. En los dibujos: La Figura 1 es una vista en sección transversal de una máquina giratoria, de conformidad con una modalidad ejemplificativa y que tiene un sello de laberinto y un sello de gas seco.

La Figura 2 es una vista en sección transversal de un estator del sello de laberinto, de conformidad con una modalidad ejemplificativa.

La Figura 3 es una vista en sección transversal del estator del sello de laberinto, de conformidad con una modalidad ejemplificativa.

La Figura 4 es una vista en sección transversal de un estator del sello de laberinto, de conformidad con una modalidad ejemplificativa.

La Figura 5 es una vista en sección transversal del estator del sello de laberinto, de conformidad con una modalidad ejemplificativa.

La Figura 6 es una vista en sección transversal del estator del sello de laberinto, de conformidad con una modalidad ejemplificativa.

La Figura 7 es una vista en perspectiva en corte de un sello de laberinto, de conformidad con una modalidad ejemplificativa.

La Figura 8 es una vista en sección transversal, lateral del estator del sello de laberinto, de conformidad con una modalidad ejemplificativa.

La Figura 9 es un esquema de un compresor, de conformidad con una modalidad ejemplificativa.

La Figura 10 es un diagrama de flujo que ilustra un método para operar una máquina giratoria, de conformidad con una modalidad ejemplificativa.

Descripción Detallada de la Invención La siguiente descripción de las modalidades ejemplificativas se relaciona con los dibujos acompañantes. Los mismos números de referencia en los diferentes dibujos identifican los mismos elementos o elementos similares. La siguiente descripción detallada no limita la invención. En su lugar, el alcance de la invención está definido por las reivindicaciones anexas. Las siguientes modalidades se describen, para simplificar, con respecto a la terminología y estructura del transductor que tiene un alojamiento y un sensor. Sin embargo, las modalidades a ser descritas a continuación no están limitadas a estos sistemas ejemplif ¡cativos, pero se pueden aplicar en otros sistemas.

La referencia a través de la especificación a "una modalidad" o "la modalidad" significa que una característica o estructura particular descrita en conexión con una modalidad está incluida en por lo menos una modalidad de la materia descrita. De este modo, la aparición de las frases "en una modalidad" o "en la modalidad" en varios lugares a través de la especificación no necesariamente se refiere a la misma modalidad. Además, las características o estructuras particulares se pueden combinar en cualquier forma apropiada en una o más modalidades.

En la Figura 1 se muestra una modalidad ejemplificativa de una máquina 14 giratoria, de conformidad con la presente invención. La máquina 14 giratoria es un compresor centrífugo que incluye un rotor 16 de máquina, que tiene una flecha montada en un propulsor voladizo y un estator 18 de máquina, en la forma de un alojamiento. El compresor 14 se puede usar para presurizar un fluido, típicamente, un gas o gases del proceso, con el fin de preparar un fluido más apropiado para otro procesamiento o uso. Los gases de proceso ejemplificativos incluyen, sin limitar, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, butano, metano, etano, propano, gas natural o una combinación de los mismos.

Como se muestra en la Figura 1, un compresor 14 incluye tanto un sello 20 de laberinto como un sello de gas seco 30. Más específicamente, el sello 20 de laberinto y el sello de gas seco 30 están dispuestos entre el rotor 16 de la máquina y el estator 18 de la máquina para evitar que el fluido del proceso se escape del compresor. Como también se muestra en la Figura 1, el sello de gas seco 30 está dispuesto alrededor del rotor 16 de la máquina en una posición corriente abajo del sello 20 de laberinto, con relación al fluido presurizado del proceso. Como resultado de esta configuración, solamente los fluidos del proceso que pasan a través del sello 20 de laberinto quedan contenidos contra el sello de gas seco 30.

En la modalidad ejemplificativa mostrada en la Figura 1, el sello 20 de laberinto de conformidad con la modalidad ejemplificativa incluye un rotor 22 del sello de laberinto y un estator 24 del sello de laberinto que tiene una cavidad 26. La cavidad 26 es provista con un medio 28 de transferencia de calor para transferir el calor entre el sello 20 de laberinto y una zona adyacente al estator 24 de sello de laberinto. En la modalidad ejemplificativa mostrada en la Figura 1, esta zona está indicada generalmente con el número 32 y define los alrededores del estator 24 del sello de laberinto. Como se describirá con más detalle después, el estator 24 del sello de laberinto puede estar configurado para proporcionar características de zona predeterminadas. Por ejemplo, el estator 24 del sello de laberinto puede definir una sola zona localizada o como otro ejemplo, el estator 24 del sello de laberinto puede estar configurado para proporcionar múltiples zonas discontinuas, cada una con una forma diferente y/o una velocidad de conducción de calor diferente.

En la modalidad ejemplificativa de la Figura 1, de preferencia, el medio de enfriamiento es un liquido, tal como el agua, para facilitar la transferencia de calor entre el estator 24 del sello de laberinto y la zona 32. Es importante hacer notar que el medio de transferencia de calor puede también ser un líquido no acuoso, un sólido, un gas o cualquier combinación de los mismos. Por ejemplo, el medio de transferencia de calor puede ser una sustancia compuesta que solamente protege contra picos de temperatura en el fluido del proceso. Más específicamente, el medio de transferencia de calor puede estar configurado de manera que una vez que se alcance la temperatura umbral, el medio de transferencia de calor se active. Por ejemplo, el medio de transferencia de calor puede estar configurado para sublimar instantáneamente a cierta temperatura y así proporcionar una función tipo fusible, es decir separar y enfriar el fluido del proceso para protegerlo contra un daño relacionado con calor. Se debe notar que el medio 28 de transferencia de calor se puede reemplazar con cualquier estructura mecánica, química o eléctrica o con un medio que provoque la transferencia de calor entre el estator 24 del sello de laberinto y la zona 32.

Como también se muestra en la Figura 1, el estator del sello de laberinto incluye una porción 34 de cara de sellado con una pluralidad de ranuras o dientes 21, una primera porción 39 lateral, una segunda porción 38 lateral y una tercera porción 40 lateral. Los dientes 21 en la porción 34 de cara de sellado de laberinto están configurados para inducir la turbulencia, es decir, pequeñas corrientes localizadas, en el fluido presurizado para impedir el avance del fluido del proceso a través del sello. El número de ranuras o dientes está configurado para formar una trayectoria tortuosa o de "laberinto" entre la porción estacionaria o "estator" y la porción giratoria o "rotor" del compresor. Los sellos de laberinto pueden ser estatóricos, en donde los dientes se forman en el estator o rotóricos, en donde los dientes se forman en el rotor. Las ranuras o dientes del sello de laberinto y la superficie opuestas impiden el flujo de fluidos desde la región de alta presión hasta la región de baja presión a través del sello de laberinto. Sin embargo, un espacio u holgura es necesaria entre las ranuras o dientes del laberinto y una superficie opuesta para permitir la rotación del rotor. De este modo, aunque los sellos de laberinto impiden el flujo de fluido, la holgura permite que el fluido altamente presurizado, desde la región de alta presión, se escape a través de la holgura hasta la región de baja presión, debido al diferencial de presión a través del sello de laberinto. Por lo general, los sellos de laberinto están diseñados para contener esta fuga.

El flujo de fuga a través del sello de laberinto se puede reducir al disminuir la holgura. Para este fin, se han aplicado sellos de laberinto abrasible. Los sellos abrasibles de laberinto son sellos de laberinto rotóricos en donde la porción estatorica que se opone al diente rotórico está formada de un material abrasible. Las holguras en los sellos abrasibles de laberinto pueden ser muy pequeños ya que cuando los dientes rotóricos se frotan contra el estator abrasible, tal como por ejemplo, cuando debido a la vibración rotórica durante las condiciones transientes, los dientes rotóricos cortan el material abrasible del estator, lo cual incrementa la holgura.

De conformidad con esta modalidad, los dientes 21 de la porción 34 de cara de sellado del estator del sello de laberinto están configurados no solamente para proporcionar un efecto de sellado, sino que también para el efecto de intercambio de calor. Más específicamente, los dientes 21 están configurados para proporcionar un área superficial para hacer contacto con el fluido del proceso. Debido a que el sello de laberinto introduce cierta turbulencia al fluido, conforme el fluido del proceso viaja a lo largo de la "trayectoria tortuosa" definida por los dientes 21, la velocidad a la cual se puede intercambiar calor entre la porción 34 de cara de sellado y la zona 32 también se mejora.

La primera porción 36 lateral y la segunda porción 38 lateral del estator 24 del sello de laberinto se extienden entre la porción 34 de sellado y la tercera porción 40 lateral del estator 24 de sello de laberinto. También, en la modalidad ejemplificativa mostrada en la Figura 1, la porción 34 de cara de sellado, la primera porción 36 lateral y la segunda porción 38 lateral tienen espesores iguales. Sin embargo, es importante hacer notar que cada porción puede tener diferentes espesores, por ejemplo, con el fin de establecer diferentes características para la zona 32. Por ejemplo y como se muestra en la Figura 2, un estator 281 del sello de laberinto puede incluir una porción 341 de cara de sellado que tiene un menor espesor que la primera porción 361 lateral y la segunda porción 381 lateral. Tal configuración se puede usar por ejemplo, para proporcionar una mayor velocidad de transferencia de calor en la cara 381 de sellado, es decir, una zona 321 especial y/o para incrementar la rigidez del estator 281 del sello de laberinto.

Se debe hacer notar que cada una de la porción 34 lateral de sellado, la primera porción 36 lateral, la segunda porción 38 lateral y la tercera porción 40 lateral está provista con una superficie externa confrontada a la zona 32 y una superficie interna confrontada a la cavidad 26. En la modalidad mostrada en la Figura 1, estas superficies internas y externas son esencialmente paralelas. De este modo, en la modalidad ejemplificativa mostrada en la Figura 1, la cavidad 26 es provista generalmente con una forma en sección transversal cuadrada. Otras formas en sección transversal para la cavidad 26 están contempladas e incluyen, por ejemplo, formas regulares, tal como una cavidad 262 redonda y una cavidad 263 triangular, como se muestra en las Figuras 3 y 4 y formas irregulares, tal como la cavidad 204 con forma de L, mostrada en la Figura 5. También, la forma en sección transversal de la cavidad 26 puede variar a lo largo de la longitud de la cavidad, por ejemplo, por lo cual, la cavidad puede tener una sección transversal más grande en un punto a lo largo del estator 26 del sello de laberinto, en donde la zona 32 está particularmente caliente. También, se pueden usar múltiples cavidades dentro del estator del sello de laberinto de conformidad con la presente invención, por ejemplo, consultar las cavidades 265 circulares lado a lado mostradas en la Figura 6. Cada cavidad puede incluir un medio de transferencia de fluido diferente, por ejemplo, una cavidad puede incluir un medio de transferencia de calor a base de agua a una primera temperatura y la otra cavidad puede incluir un medio de transferencia de calor a base de aceite a una segunda temperatura.

Como se muestra en la Figura 7, un sello 146 de laberinto de conformidad con una modalidad ejemplificativa se puede configurar con una cavidad 266 extendida en forma continua alrededor del estator 246 del sello de laberinto. Sin embargo, son posibles otras configuraciones para la cavidad 26. Por ejemplo y como se muestra en la modalidad ejemplificativa de la Figura 8, el estator 247 del sello de laberinto puede estar configurado para proporcionar una cavidad 267 segmentada.

En la modalidad ejemplificativa mostrada en la Figura 1, el estator 24 del sello de laberinto incluye una pluralidad de aletas 46 extendida dentro de la cavidad 26. Las aletas 46 se pueden utilizar, por ejemplo, para proporcionar una mayor cantidad de área superficial del estator 24 del sello de laberinto expuesta al medio de transferencia de calor y/o para inducir o reducir la turbulencia en el medio 28 de transferencia de calor. Las aletas 46, ubicadas en la superficie interna de la porción 34 de cara de sellado se puede configurar con los dientes 21 en la porción 34 de cara de sellado del estator del sello de laberinto para optimizar la transferencia de calor entre el fluido del proceso en la porción de la zona 32 dentro del sello 20 de laberinto y el medio 28 de transferencia de calor. Se debe hacer notar que estas y otras modificaciones, tal como estrías, ondulaciones, electroplancheado y/o grabado, se pueden usar generalmente para proporcionar un incremento en la velocidad a la cual se transfiere el calor entre el estator 24 del sello de laberinto y la zona 32 o de otra forma, mejorar el funcionamiento del sello 20 de laberinto.

Como se muestra en la Figura 9, la máquina 14 giratoria también puede ser provista con un intercambiador de calor en comunicación de fluidos con la cavidad 26 en el estator 24 del sello de laberinto. El medio 28 de transferencia de calor puede circular entre la cavidad 26 y el intercambiador de calor 44, por ejemplo, por convección natural, o como otro ejemplo, con la ayuda de una bomba (no mostrada). Es importante hacer notar que en la representación esquemática mostrada en la Figura 7, la máquina 14 giratoria puede tener líneas de retorno y suministro independientes en comunicación de fluidos con la cavidad 26 y el intercambiador de calor 44. Además, y como será descrito con más detalle después, la máquina 14 giratoria puede tener múltiples líneas de suministro y múltiples líneas de retorno en comunicación de fluidos con una o más cavidades dentro del estator 24 de sello de laberinto.

Durante la operación del compresor 14, una porción del gas del proceso comprimido viaja a través de la porción 34 de cara de sello de laberinto y queda contenido sobre el sello 20 de gas seco. Como se describió antes, cuando la temperatura del gas del proceso es demasiado alta o baja, existe un gran riesgo de daño para el sello de gas seco 30. De esta manera, de conformidad con las modalidades ejemplificativas, el gas del proceso se puede calentar o enfriar por el sello 20 de laberinto corriente arriba del sello de gas seco 30 a una temperatura, por lo cual el riesgo de daño en el sello de gas seco 30 se disminuye mucho o se elimina por completo.

Durante la operación de estado estable de la máquina 14 giratoria, el gas caliente del proceso puede chocar en la segunda porción 38 lateral del sello 20 de laberinto, lo que provoca que el calor del gas del proceso se propague a través de la porción 38 lateral del estator 24 del sello de laberinto dentro del medio 28 de transferencia de calor, lo cual disminuye la temperatura del gas del proceso. Conforme el gas del proceso encuentra su camino a través de la "trayectoria tortuosa" presentada por el sello 20 de laberinto, más calor del gas del proceso puede viajar a través de la porción 34 de cara de sellado del estator 24 del sello de laberinto para la absorción por el medio 28 de transferencia de calor, lo cual disminuye aún más la temperatura del gas del proceso.

La cavidad 28 puede estar configurada de modo que "se forma" fácilmente una corriente de convección natural, por lo cual el medio de transferencia de calor conduce el calor lejos de una región más caliente, por ejemplo, adyacente a la segunda porción 38 lateral y/o a la porción 24 de cara de sellado hasta una región más fría, por ejemplo, adyacente a la tercera porción 40 lateral, en donde el medio de transferencia de calor puede enfriarse antes de regresar a la región más caliente dentro de la cavidad 26. De esta manera, el gas del proceso puede ser enfriado y quedará contenido, en forma más segura contra el sello de gas seco 30.

En modalidades de la máquina 14 giratoria que incluyen un intercambiador de calor 44, la velocidad a la cual se puede añadir o remover el calor del gas del proceso se incrementa mucho. Esta capacidad también se incrementa cuando se usa una bomba (no mostrada) para circular el medio de transferencia de calor entre la cavidad 26 y el ¡ntercambiador de calor 44.

Otro aspecto de las diferentes modalidades es la cercanía de la cavidad 26 y así, del medio 28 de transferencia de calor hasta la porción 34 de cara de sellado del estator 24 del sello de laberinto, es decir, la porción de la zona 32 adyacente a los dientes 21 del estator del sello de laberinto. Debido a esta proximidad, el tiempo de retardo en la respuesta de temperatura del fluido del proceso puede reducirse en forma significativa. Esta característica es benéfica (pero no es requerida) ya que permite realizar "correcciones" instantáneas en la temperatura del gas del proceso.

Otra característica de la máquina 14 giratoria es que ya que el sello de gas seco está dispuesto más lejos corriente abajo del gas presurizado que el sello de laberinto, existe cierto tiempo de trayectoria entre cuando el fluido del proceso pasa a través del sello de laberinto y cuando el fluido del proceso queda contenido contra el sello de gas seco. Por ejemplo, se debe considerar que las mediciones de temperatura se toman por un sensor (no mostrado) o sensores (no mostrados) o en alrededor o cerca de la máquina 14 giratoria de conformidad con otra modalidad. Cuando estas mediciones indican que, a pesar de ser enfriado por el estator del sello de laberinto, la temperatura del fluido del proceso que abandona el sello 20 de laberinto es tal que se indica el riesgo de daño para el sello de gas seco 30, entonces, debido al tiempo de trayectoria del fluido del proceso, se pueden tomar otros pasos para proteger al sello de gas seco 30, por ejemplo, la máquina giratoria se puede apagar o como otro ejemplo, se puede iniciar un procedimiento de súper-enfriamiento, en donde se introduce el medio de transferencia de calor súper-enfriado, por ejemplo, nitrógeno líquido en la cavidad 26 del sello de laberinto.

De conformidad con algunas modalidades, el sistema puede ser provisto con un sensor de temperatura. El sensor de temperatura puede estar colocado corriente abajo del sistema de enfriamiento para monitorear la temperatura del medio de enfriamiento. El valor de la temperatura detectada se puede usar para regular el flujo de masa del medio de enfriamiento, por ejemplo, al variar la transferencia de calor con base en la temperatura detectada y las especificaciones de temperatura del sello de gas seco. La temperatura detectada también puede usarse, en forma alternativa, para proteger el compresor, para que por ejemplo, cuando la temperatura del medio de enfriamiento exceda a un valor máximo permisible, el compresor se apague. Se debe hacer notar que el compresor centrífugo ilustrado es solamente una modalidad ejemplificativa y el sello de laberinto de conformidad con la modalidad descrita se puede aplicar en otras máquinas que requieran un sello con la capacidad de calentar o enfriar un fluido del proceso.

De este modo, de conformidad con una modalidad como la mostrada en el diagrama de flujo de la Figura 10, un método para operar una máquina giratoria puede incluir los pasos de sellar (1000) un rotor con el uso de un sello de gas seco y un sello de laberinto y cambiar (1002) la temperatura del fluido de fuga conforme el fluido de fuga pasa el sello de laberinto.

Las modalidades antes descritas tienen la intención de ser ilustrativas en todos sus aspectos, mejor que limitantes de la presente invención. Todas las variaciones y modificaciones se consideran dentro del alcance del espíritu y del alcance de la presente invención, como se define por las reivindicaciones anexas. Ningún elemento, acción o instrucción usada en la descripción de la presente solicitud se deben considerar como críticas o esenciales para la invención , a menos que se describa explícitamente como tal . También, como se usa aquí, el artículo "un", "una" , "el", "la" tienen de incluir uno o más artículos.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Una máquina giratoria que comprende: un rotor de la máquina; un estator de la máquina; un sello de laberinto dispuesto entre el rotor de la máquina y el estator de la máquina; un sello de gas seco dispuesto entre el rotor de la máquina y el estator de la máquina; el sello de gas seco está dispuesto corriente abajo del sello de laberinto; el sello de laberinto comprende: un rotor del sello de laberinto; y un estator del sello de laberinto, el estator del sello de laberinto tiene una cavidad que contiene un medio de transferencia de calor configurado para transferir el calor entre el estator del sello de laberinto y una zona adyacente al estator del sello de laberinto para enfriar o calentar un fluido del proceso presurizado antes de que el fluido del proceso quede contenido contra el sello de gas seco.

2. La máquina giratoria de conformidad con la reivindicación 1, en donde el estator del sello de laberinto está configurado para enfriar el fluido presurizado del proceso a una temperatura más baja que la temperatura máxima operativa del sello de gas seco.

3. La máquina giratoria de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el medio de transferencia de calor incluye agua.

4. La máquina giratoria de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el fluido presurizado del proceso pasa a través de la zona.

5. La máquina giratoria de conformidad con la reivindicación 1, en donde el estator del sello de laberinto también comprende una porción de cara de sellado con dientes de sellado, una primera porción lateral, una segunda porción lateral y una tercera porción lateral, la primera y segunda porciones laterales se extienden entre la porción de cara de sellado y la tercera porción lateral.

6. La máquina giratoria de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la porción de cara de sellado, la primera porción lateral y la segunda porción lateral tienen espesores iguales.

7. La máquina giratoria de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada una de la porción de cara de sellado, la primera porción lateral, la segunda porción lateral y la tercera porción lateral es provista con una superficie externa confrontada a la zona y una superficie interna confrontada a la cavidad.

8. La máquina giratoria de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las superficies interna y externa son esencialmente paralelas.

9. Un método para operar una máquina giratoria para procesar un fluido, el cual comprende: sellar un rotor de la máquina giratoria con el uso de un sello de gas seco y un sello de laberinto, en donde la fuga del fluido fluye desde el sello de laberinto hasta el sello de gas seco; y cambiar la temperatura del fluido de fuga conforme el fluido de fuga pasa por el sello de laberinto.

10. La máquina giratoria que comprende: un rotor de la máquina; un estator de la máquina; un primer sello dispuesto entre el rotor de la máquina y el estator de la máquina; un segundo sello dispuesto entre el rotor de la máquina y el estator de la máquina; el segundo sello está dispuesto corriente abajo del primer sello; un primer sello que comprende: un rotor del sello; y un estator del sello; el estator del sello tiene una cavidad que contiene un medio de transferencia de calor configurado para transferir el calor entre el primer estator del sello y una zona adyacente al primer estator del sello para enfriar o calentar el fluido presurizado del proceso antes de que el fluido del proceso quede contenido contra el segundo sello.