Instalación de cierre anular deslizante para altas velocidades circunferenciales.

Instalación de cierre anular deslizante para velocidades circunferenciales altas para la estanqueidad defluidos líquidos con baja o nula conductividad eléctrica,

tal como agua de alimentación a una caldera con bajocontenido de sal en el caso de bombas de agua de alimentación a la caldera o similares, provista de por lo menos unpar de anillos deslizantes, de los cuales uno puede estar instalado de una manera giratoriamente inmóvil y el otropuede estar instalado para un giro común con un componente giratorio, anillos deslizantes los cuales tienen caras dedeslizamiento que interactúan las cuales durante el funcionamiento forman entre ellos un espacio estanco el cualcierra herméticamente una zona de la instalación de cierre anular deslizante la cual es presurizada por el fluido parael cual se quiere crear estanqueidad en relación a una zona circundante, en donde uno de los anillos deslizantesestá formado básicamente a partir de un material con buena conductividad eléctrica y el otro anillo deslizante estáformado básicamente a partir de un material con baja conductividad eléctrica, en donde la instalación de cierreanular deslizante comprende un circuito de circulación de extremo cerrado de un componente giratorio el cual se vaa cerrar herméticamente y un sistema de refrigeración el cual tiene un filtro, caracterizado porque un medio dedosificación (4.1, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14), el cual incrementa la conductividad eléctrica del fluido para el que se creaestanqueidad, está instalado en el circuito de circulación, o conectado al mismo, de tal modo que la conductividadeléctrica del fluido para el que se crea estanqueidad se establece a un valor en la gama desde 3 μS/cm hasta 500μS/cm.

Instalación de cierre anular deslizante para altas velocidades circunferenciales La invención se refiere a una instalación de cierre anular deslizante para altas velocidades circunferenciales para la estanqueidad de fluidos líquidos con una conductividad eléctrica baja o nula, tal como agua de alimentación de una caldera de bajo contenido de sal en el caso de bombas de alimentación de agua de calderas o similares, provistas de por lo menos un par de anillos deslizantes, de los cuales uno puede estar instalado de una manera inmóvil giratoriamente y el otro instalado para el giro común con un componente giratorio, anillos deslizantes los cuales tienen caras de deslizamiento que interactúan las cuales durante el funcionamiento forman entre ellas un espacio estanco el cual sería una zona de la instalación de cierre anular deslizante la cual está presurizada por el fluido que se va a cerrar herméticamente en relación a una zona circundante, en donde uno de los anillos deslizantes está formado básicamente a partir de un material con una buena conductividad eléctrica y el otro anillo deslizante está formado básicamente a partir de un material con una baja conductividad eléctrica, en el que la instalación de cierre anular deslizante está colocada en un circuito de circulación de extremo cerrado de un componente giratorio el cual va a ser cerrado herméticamente y está conectado a un sistema de refrigeración el cual tiene un filtro.

El campo de aplicación básico de la invención concierne a bombas de alimentación de agua de calderas, en donde el agua de alimentación de la caldera la cual va ser distribuida frecuentemente tiene temperaturas de hasta 200 °C y generalmente está en el estado completamente desalinizado. A fin de proteger los cierres anulares deslizantes, los cuales se utilizan en las bombas de alimentación de agua de calderas de este tipo, contra el sobrecalentamiento, los sistemas de estanqueidad de este tipo están provistos de un sistema de refrigeración. Un sistema de cierre anular deslizante de este tipo se describe en el manual de diseño Burgmann 15.3, cierres anulares deslizantes, edición del 13 octubre 2005 en la página 129 en la columna 1 del lado izquierdo. El cierre anular deslizante según el documento API 682 o ISO 21049, está construido con un sistema de circulación como un denominado extremo cerrado según el plano 23, véase también la página 97 del manual de diseño. Este sistema de circulación, para un árbol de la bomba el cuál va a ser cerrado herméticamente, proporciona una instalación de cierre anular deslizante la cual está conectada a un intercambiador de calor separado. Para la protección del cierre anular deslizante, dos filtros magnéticos están instalados en una línea de refrigeración de disipación en una sección de dos trenzados, por medio de los cuales las impurezas metálicas en el circuito de circulación del cierre anular deslizante son atrapadas. Este sistema de estanqueidad está desacoplado del circuito de alimentación del agua real de la bomba, es por eso por lo que para el mismo se ha establecido el término extremo cerrado. En el circuito de circulación, el intercambiador de calor está conectado de una manera simple a un sistema de refrigeración exterior de modo que el cierre anular deslizante tiene una lubricación y un circuito de refrigeración cerrados separados. De este modo, el mantenimiento de una temperatura de funcionamiento por debajo de los 100 °C se hace posible para el cierre anular deslizante.

Los cierres anulares deslizantes de este tipo están expuestos a un medio de distribución el cual tiene una conductividad eléctrica muy baja, siendo de < 1 µS/cm. Además, los cierres anulares deslizantes están sometidos a velocidades circunferenciales muy altas, frecuentemente por encima de 40 m/s, como resultado de lo cual ocurre el dañado de los cierres anulares deslizantes después de tiempos de funcionamiento relativamente cortos en el caso de parámetros de funcionamiento desfavorables.

El documento EP 0 845 622 B1 expone una instalación de cierre anular deslizante según el preámbulo de la reivindicación 1.

En el caso de estas instalaciones de cierres anulares deslizantes con una combinación de materiales de carburo de silicio y carbono para el emparejado de sus anillos deslizantes el daño frecuentemente ocurre en la zona del anillo de carburo de silicio como resultado del agua de alimentación a la caldera, la cual está preparada en un estado desalinizado y también se utiliza en el circuito de circulación, teniendo en cuenta las altas velocidades circunferenciales. Para evitar dicho dañado, se propone descargar la carga eléctrica causada por la alta velocidad circunferencial en el anillo de carburo de silicio pobremente conductor desde la zona circunferencial del anillo deslizante giratorio a los alrededores, especialmente al alojamiento de la bomba. Para este propósito, el anillo deslizante estacionario, el cual está colocado en el alojamiento, está provisto de un recubrimiento conductor a fin de evitar de ese modo la formación de un potencial en la zona del cierre anular deslizante.

El documento DE 26 14 884 muestra un cierre anular deslizante que está penetrado por capilares para la refrigeración y es refrigerado por medio de un intercambiador de calor.

El documento WO 98/54469 muestra un cierre anular deslizante con un fluido de barrera, el cual con la ayuda de diversos sensores determina parámetros en el interior del fluido de barrera que permiten que sea probable una fuga de una primera junta.

El documento DE 22 33 381 muestra la refrigeración de un cierre anular deslizante el cual, constituido por diferentes materiales, puede compensar automáticamente los efectos de la dilatación térmica.

El documento DE 199 46 219 A1 muestra un procedimiento comparable, en el cual para mejorar la vida útil se propone derivar un potencial eléctrico, el cual se crea en el cierre anular deslizante durante el funcionamiento, a partir del árbol de la bomba y descargarlo en un punto de conexión a tierra. Esto se tiene que llevar a cabo por medio de un sistema de anillo colector, en el que el potencial eléctrico es derivado directamente desde los anillos del cierre anular deslizante. Una solución de este tipo puede funcionar por ejemplo en casos individuales específicos, pero es imprevisible en un acoplamiento mecánico directo en la zona del cierre anular deslizante, como resultado de la cual pueden ocurrir averías y fugas adicionales.

Adicionalmente el documento DE 199 46 219 A1, como la técnica anterior, menciona en su introducción descriptiva la utilización de dispositivos de dosificación costosos en los cierres anulares deslizantes, los cuales introducen productos químicos alcalificantes o de unión por oxígeno en la zona del cierre anular deslizante. Los dispositivos de dosificación de este tipo están separados del ciclo del agua y el vapor del conjunto de la central eléctrica y actúan únicamente en el circuito de circulación separado del cierre anular deslizante instalado en el extremo cerrado. Estos dispositivos de dosificación construidos, los cuales están diseñados como una estación de dosificación adicional, proporcionan un modo de funcionamiento alcalino para el cierre anular deslizante. Los dispositivos de dosificación tienen depósitos químicos, una pluralidad de bombas de dosificación con válvulas de rebose, elementos de dosificación adicionales con válvulas magnéticas y válvulas de aislamiento instaladas en su interior y una pluralidad de controles de conductividad y una multiplicidad de sondas de medición para la instalación en el circuito. Las desviaciones del estado de funcionamiento permisible son señalizadas por medio de un dispositivo de alarma. Este dispositivo de dosificación alimenta amoníaco y en ocasiones también un agente de unión para el oxígeno además, en el interior del circuito de circulación. Además de la instalación de tuberías complejas, esto también requiere un control químico complejo permanente del estado del agua o del estado del fluido en el extremo cerrado. Los dispositivos de dosificación o las estaciones de dosificación de este tipo están asociados con ingeniería de instalaciones y gastos financieros altos, requieren unos costes de supervisión significantes e incluyen el riesgo de susceptibilidad a las averías.

La invención se basa en el problema de conseguir una mejora en la vida útil en el caso de cierres anulares deslizantes los cuales están expuestos a fluidos completamente desalinizados y que funcionan a una alta velocidad circunferencial, sin ser accionados de una manera costosa con respecto a la ingeniería de la instalación o por modificaciones en el cierre anular deslizante con este propósito, y además de... [Seguir leyendo]

1. Instalación de cierre anular deslizante para velocidades circunferenciales altas para la estanqueidad de fluidos líquidos con baja o nula conductividad eléctrica, tal como agua de alimentación a una caldera con bajo contenido de sal en el caso de bombas de agua de alimentación a la caldera o similares, provista de por lo menos un par de anillos deslizantes, de los cuales uno puede estar instalado de una manera giratoriamente inmóvil y el otro puede estar instalado para un giro común con un componente giratorio, anillos deslizantes los cuales tienen caras de deslizamiento que interactúan las cuales durante el funcionamiento forman entre ellos un espacio estanco el cual cierra herméticamente una zona de la instalación de cierre anular deslizante la cual es presurizada por el fluido para el cual se quiere crear estanqueidad en relación a una zona circundante, en donde uno de los anillos deslizantes está formado básicamente a partir de un material con buena conductividad eléctrica y el otro anillo deslizante está formado básicamente a partir de un material con baja conductividad eléctrica, en donde la instalación de cierre anular deslizante comprende un circuito de circulación de extremo cerrado de un componente giratorio el cual se va a cerrar herméticamente y un sistema de refrigeración el cual tiene un filtro, caracterizado porque un medio de dosificación (4.1, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14) , el cual incrementa la conductividad eléctrica del fluido para el que se crea estanqueidad, está instalado en el circuito de circulación, o conectado al mismo, de tal modo que la conductividad eléctrica del fluido para el que se crea estanqueidad se establece a un valor en la gama desde 3 µS/cm hasta 500 µS/cm.

2. Instalación de cierre anular deslizante según la reivindicación 1 caracterizado porque la conductividad eléctrica se establece a una gama desde 3 µS/cm hasta 250 µS/cm.

3. Instalación de cierre anular deslizante según la reivindicación 1 o 2 caracterizado porque la conductividad eléctrica se establece a una gama desde 3 µS/cm hasta 50 µS/cm.

4. Instalación de cierre anular deslizante según la reivindicación 1, 2 o 3 caracterizado porque el medio de dosificación, en forma de un recipiente de sal que incrementa la conductividad, o una pluralidad de recipientes de este tipo, o sustancias o fluidos, está instalado en un soporte de un componente el cual está colocado en el circuito de circulación.

5. Instalación de cierre anular deslizante según la reivindicación 4 caracterizado porque el soporte está diseñado como una sección de la cubierta (7) con un recipiente de sal integrado o conectado (8, 9, 12, 13) en donde por lo menos un orificio de descarga (11) conecta el recipiente (8, 9, 12, 13) al circuito de circulación:

6. Instalación de cierre anular deslizante según la reivindicación 4 o 5 caracterizado porque una membrana osmótica controla el volumen de descarga a través del orificio de descarga (10) .

7. Instalación de cierre anular deslizante según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado porque el medio de dosificación llega en porciones al interior del circuito de circulación.

8. Instalación de cierre anular deslizante según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizado porque una válvula magnética (4.1) , la cual está instalada entre el recipiente (8, 9, 12, 13) y el circuito de circulación, controla la acción del medio de dosificación.

9. Instalación de cierre anular deslizante según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 caracterizado porque el recipiente (8, 9, 12, 13) está diseñado como un cartucho intercambiable.

10. Instalación de cierre anular deslizante según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 caracterizado porque un dispositivo de medición de la conductividad (15) determina y controla de forma continua o periódicamente la conductividad eléctrica.

11. Instalación de cierre anular deslizante según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 caracterizado porque un dispositivo de medición de la conductividad (15) , el cual detectar el flujo de fuga en el interior o en el exterior de la instalación de cierre anular deslizante, determina la conductividad eléctrica.

12. Instalación de cierre anular deslizante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el medio de dosificación está conectado en forma de un dispositivo de alimentación del medio de dosificación, el volumen de alimentación del cual establece la conductividad eléctrica del fluido para el que se crea la estanqueidad hasta un valor en la gama desde 3 µS/cm hasta 500 µS/cm como una función de una fuga del cierre anular deslizante.

13. Instalación de cierre anular deslizante según la reivindicación 12 caracterizado porque un acumulador intermedio (11.2) , una válvula controlada, especialmente una válvula magnética (4.1) y/o una bomba (11) forman el sistema de alimentación del medio de dosificación.

14. Instalación de cierre anular deslizante según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 caracterizado porque el dispositivo de medición de la conductividad (15) dispara una alarma en el caso de que se exceda un valor medido previamente determinado.