BRPI0717087B1 - sistema de carretel conector para conectar um primeiro componente e um segundo componente de um sistema de compressão industrial - Google Patents

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Description

(54) Título: SISTEMA DE CARRETEL CONECTOR PARA CONECTAR UM PRIMEIRO
COMPONENTE E UM SEGUNDO COMPONENTE DE UM SISTEMA DE COMPRESSÃO INDUSTRIAL (51) lnt.CI.: F16L 21/06 (30) Prioridade Unionista: 25/09/2006 US 60/826,867 (73) Titular(es): DRESSER-RAND COMPANY (72) Inventor(es): WILLIAM C. MAIER (85) Data do Início da Fase Nacional: 25/03/2009
1/9
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para SISTEMA DE CARRETEL CONECTOR PARA CONECTAR UM PRIMEIRO COMPONENTE E UM SEGUNDO COMPONENTE DE UM SISTEMA DE COMPRESSÃO INDUSTRIAL.
Referência Cruzada a Pedido Correlato [001] Esse pedido reivindica prioridade do pedido de patente provisional US N° 60/826.867, intitulado Axially Moveable Spool Connector, depositado em 25 de setembro de 2006, por William C. Maier, todo o conteúdo do qual é aqui incorporado como referência. Antecedentes [002] A presente invenção refere-se a elementos de conexão para componentes de um sistema pressurizado de acoplamento contíguo e, mais particularmente, a um conjunto de carretei conector provido com componentes de ajuste para permitir o movimento do carretei conector para facilitar a separação e a remoção dos componentes do sistema.
[003] Um tipo de sistema de compressão é um compressor de acoplamento contíguo para um motor de acionamento elétrico, que proporciona um projeto compacto com benefícios significativos sobre trens de compressor montados em placas base tradicionais. Um invólucro de motor e um invólucro de compressor compreendem corpos separados requerendo remoção para serviço. Um problema com a atividade de serviço de remoção de componente é o custo e o tempo requeridos para o processo de desconectar a tubulação e a instrumentação conectada em cada invólucro. A remoção de um invólucro individual é especialmente problemática para aplicações em que a unidade tem invólucros de compressor em cada extremidade de um acionador de motor de terminal duplo.
Sumário [004] Em uma modalidade, a invenção proporciona um sistema
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2/9 de carretei conector para conectar um primeiro componente e um segundo componente de um sistema de compressão industrial. O sistema de carretei inclui um carretei conector tendo um formato substancialmente cilíndrico, o carretei incluindo uma extremidade axial e um flange na extremidade axial, o flange definindo uma superfície radial para se posicionar próximo ao primeiro componente. Um espaçador é posicionado entre o flange do carretei e o primeiro componente, o espaçador incluindo superfícies radiais para prover uma transmissão de força compressiva uniforme entre o carretei e o primeiro componente. [005] Em uma outra modalidade, a invenção proporciona um sistema de carretei conector que inclui um carretei conector tendo um formato substancialmente cilíndrico, o carretei incluindo primeira e segunda extremidades axiais e um flange em cada extremidade axial, o primeiro flange acoplado, de forma liberável, ao primeiro componente e o segundo flange acoplado, de forma liberável, ao segundo componente. O carretei conector é axialmente móvel com relação aos componentes. O sistema de carretei também inclui um espaçador posicionado entre o primeiro flange do carretei e o primeiro componente, o espaçador incluindo superfícies radiais para prover uma transmissão de força compressiva uniforme entre o carretei e o primeiro componente.
[006] Outros aspectos da invenção se tornarão aparentes levando-se em consideração a descrição detalhada e os desenhos anexos. Breve Descrição dos Desenhos [007] A figura 1 é uma vista em perspectiva de um sistema de compressão incorporando uma modalidade da invenção.
[008] A figura 2 é uma vista em perspectiva do sistema de compressão ilustrado na figura 1, com as coberturas de acesso removidas a partir de um carretei conector entre um invólucro de motor e um invólucro de compressor.
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3/9 [009] A figura 3 é uma vista em corte de uma parte do sistema de compressão tomada ao longo da linha 3-3 ilustrada na figura 2.
[0010] A figura 4 é uma vista em corte de uma parte do sistema de compressão ilustrado na figura 3 com os espaçadores axiais removidos e o carretei conector axialmente movido.
[0011] A figura 5 é uma vista em perspectiva de uma parte do sistema de compressão ilustrando os espaçadores axiais removidos a partir de uma posição operacional.
[0012] Antes de quaisquer modalidades da invenção serem explicadas em detalhes, deve ser compreendido que a invenção não está limitada em sua aplicação aos detalhes de construção e às disposições dos componentes expostos na descrição a seguir ou ilustrados nos desenhos anexos. A invenção é capaz de outras modalidades e de ser praticada ou de ser executada de várias formas. Também, deve ser entendido que a fraseologia e a terminologia usadas aqui são para propósitos de descrição, e não devem ser consideradas como sendo limitativas.
[0013] Por exemplo, os termos semelhantes central, superior, inferior, frontal, traseiro e similares são usados somente para simplificar a descrição da presente invenção, e sozinhos não indicam ou implicam que o dispositivo ou o elemento referido deve ter uma orientação particular. Os elementos do carretei conector pressurizado referidos na presente invenção podem ser instalados e operados em qualquer orientação desejada. Adicionalmente, os termos tais como primeiro, segundo e terceiro são usados aqui para propósitos de descrição, e não são pretendidos para indicar ou implicar em maiores importâncias ou significados relativos.
Descrição Detalhada [0014] A figura 1 ilustra um sistema de compressão industrial 10 ilustrando vários componentes do sistema, incluindo um dispositivo de
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4/9 conexão 14, que são carretéis conectores, de acordo com uma modalidade da invenção. Os sistemas de compressão industriais são usados na indústria para comprimir gases ou fluidos para propósitos industriais. O sistema 10 pode, por exemplo, ser usado em uma plataforma de produção de petróleo. O sistema de compressão industrial 10 ilustrado inclui dois compressores 18 de acoplamento contíguo e um acionador de motor elétrico de terminal duplo 22. Essa disposição permite um projeto compacto com benefícios sobre os trens tradicionais de compressores montados em placas base.
[0015] Cada compressor 22 é circundado por um invólucro de compressor cilíndrico 26 e o motor 22 é circundado por um invólucro de motor cilíndrico 34. Os invólucros de compressor 26 e o invólucro de motor 34 são corpos separados que são posicionados para facilitar a instalação e a remoção de componentes para serviço. Os carretéis conectores 14 proporcionam uma configuração de conjunto que permite cada um dos invólucros de compressor 26 e do invólucro de motor 34 sejam removidos individualmente com o mínimo de perturbação de outros invólucros em uma unidade combinada. Na modalidade ilustrada, o carretei conector 14 axialmente se move com relação aos invólucros 26, 34 para facilitar a separação e a remoção dos invólucros 26,
34.
[0016] Com referência à figura 1, cada compressor 18 inclui uma entrada de compressor 38 e uma saída de compressor 42. A entrada de compressor 38 toma um fluido ou um gás para ser comprimido e, após a compressão, descarrega o mesmo através da saída 42. A localização e o tamanho da entrada 38 e da saída 42 podem ser largamente variadas como matéria de escolha do projeto do sistema.
[0017] No sistema de compressão industrial 10 ilustrado na figura
1, o motor 22 é de terminal duplo, de modo a acionar os dois compressores 18, um em cada lado do motor 22. Um carretei conector 14 é
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5/9 montado em cada extremidade do motor 22. Outras formas de sistemas de compressão podem ter um carretei conector único ou carretéis de conectores múltiplos, dependendo do número de motores, compressores e da configuração do sistema.
[0018] Uma modalidade do carretei conector 14 é ilustrada nas figuras 2 a 5, que ilustram o carretei conector 14 acoplado entre o invólucro de compressor cilíndrico 26 e o invólucro de motor cilíndrico
34. O carretei conector 14 também proporciona um alojamento pressurizado para uma conexão de acionamento mecânico entre o motor elétrico 22 e o compressor 18. O carretei conector 14 permite que cada invólucro 26, 34 seja desconectado e removido individualmente sem perturbar os outros invólucros do sistema de compressão industrial 10. O carretei conector 14 inclui um corpo cilíndrico oco 46, ou invólucro, que conjuga com os invólucros cilíndricos 26, 34 usados para o compressor 18 e o motor 22.
[0019] O carretei conector 14 inclui extremidades axiais 50A, 50B, cada uma tendo um flange 52A, 52B definindo uma superfície radial externa 54 alinhada. As superfícies radiais externas 54A, 54B conjugam com superfícies radiais internas 58A, 58B no compressor e nos invólucros do motor 26, 34 para manter o carretei conector 14, o invólucro de compressor 26 e o invólucro de motor 30 alinhados com relação a uma linha central rotacional 62 do sistema de compressão 10. O carretei conector 14 inclui orifícios de acesso 66 (figuras 3 e 4) através do invólucro externo 46, que proporcionam acesso a uma região interna 70 do carretei conector 14 e são cobertos por um invólucro de acesso 74.
[0020] As figuras 3 e 4 ilustram vistas em corte do carretei conector 14 junto com partes do invólucro de compressor 26 e do invólucro de motor 34. Na figura 3, o carretei conector 14 está em uma posição operacional, tal como durante a operação do sistema de compressão
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6/9 industrial 10. Na figura 4, o carretei conector 14 é movido para uma posição de serviço, tal como durante o serviço do sistema de compressão industrial 10. Em uma extremidade 50A do carretei conector 14, próxima ao invólucro de motor 34, um conjunto de espaçadores segmentados 78 é posicionado. Cada espaçador 78 é um segmento cilíndrico com aberturas 82 (figura 5), ou recortes, para acomodação de conectores 86, ou parafusos. Em uma modalidade adicional, anéis de fixação radiais ao invés de conectores axiais acoplam os invólucros ao carretei conector. As aberturas 82 são formadas para permitir que o espaçador 78 seja removido ou puxado radialmente a partir de uma folga estrutural 90 criada intencionalmente entre o invólucro de motor 34 e o carretei conector 14 (figuras 4 e 5).
[0021] Remover os espaçadores 78 permite o movimento axial do carretei conector 14 para facilitar os procedimentos de manutenção envolvendo a montagem e a desmontagem dos componentes do sistema de compressão 10. Como ilustrado na figura 4, o movimento axial do carretei conector 14 desengata o carretei conector 14 a partir do invólucro de compressor 26. Com esse movimento, os componentes do sistema de compressão permanecem no lugar, enquanto ainda permitindo a remoção da maioria dos componentes, tal como o invólucro de compressor 26 e/ou o invólucro de motor 34 como uma única unidade intacta. Deve ser prontamente aparente para aqueles versados na técnica que, em uma modalidade adicional, o espaçador 78 é localizado na extremidade do compressor 50B do carretei conector 14, desse modo o movimento axial do carretei 14 desengata o carretei 14 do invólucro do motor 34. Alternativamente, os espaçadores 78 podem ser localizados em ambas as extremidades 50A, 50B do carretei conector 14. É também observado que várias modificações podem ser feitas na configuração estrutural dos espaçadores 78.
[0022] Os espaçadores 78 são configurados para permitir o ajuste
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7/9 dos conectores 86 para prover uma transmissão de força compressiva uniforme entre o carretei conector 14 e o invólucro de motor 34. Na modalidade ilustrada, cada espaçador 78 inclui superfícies radiais planas 94 que são paralelas umas às outras. As superfícies 94 proporcionam uma transmissão de força compressiva uniforme entre o carretei conector 14 e o invólucro de motor 34 quando os conectores 86 são ajustados durante a montagem.
[0023] Com referência à figura 3, as extremidades axiais externas 50A e 50B do carretei conector 14 incluem superfícies axiais 98A e 98B para alinhamento substancialmente paralelo com o eixo geométrico da linha central 62. As superfícies axiais 98A e 98B em adaptação com as superfícies axiais interna 102A e 102B conjugadas com o invólucro do motor 34 e com o invólucro do compressor 26, respectivamente, mantêm o alinhamento do carretei conector 14 e dos invólucros 26, 34 com relação à linha central rotacional 62 do sistema 10. Os elementos de vedação 106 são posicionados entre as superfícies axiais 98A e 98B alinhadas do carretei conector 14 e dos invólucros 26, 34 para prover uma vedação de pressão entre o carretei conector 14 e os invólucros 26, 34 quando o sistema 10 é montado. Na modalidade ilustrada, os elementos de vedação 106 são anéis em Ό’ 110 posicionados em ranhuras 114, que são usinadas nas superfícies 98A e 98B do carretei conector 14 para receber os anéis em Ό’ 110. Em uma modalidade adicional, outros dispositivos de vedação podem ser usados ou elementos de vedação podem ser posicionados em outras localizações entre o carretei conector 14 e os invólucros 26, 34.
[0024] Os conectores 86 axialmente acoplam o carretei conector 14 ao invólucro de compressor 26 através dos flanges 52B. Os espaçadores 78 são posicionados entre o flange do carretei conector 52A e do invólucro de motor 34 e o carretei conector 14, os espaçadores 78 e o invólucro de motor 34 são acoplados juntos pelos conectores 86.
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8/9
As superfícies axiais 98A e 98B do carretei conector 14 mantêm os invólucros de compressor e de motor 26, 34 axialmente alinhados e vedados com os elementos de vedação 106.
[0025] Com referência à figura 4, o carretei conector 14 é axialmente movido para a posição de serviço. Na posição de serviço, os conectores 86 são removidos a partir de um acoplamento entre o carretei conector 14 e o invólucro de compressor 26. Adicionalmente, os espaçadores 78 são removidos a partir de entre o carretei conector 14 e invólucro de motor 34, que é facilitado pelo desprendimento dos conectores 86 entre os mesmos. Pela remoção dos espaçadores 78 e dos conectores 86, o carretei conector 14 é móvel na direção axial, que proporciona uma folga axial 118 entre o carretei conector e o invólucro de compressor 26, desse modo o invólucro de compressor 26 é removido para serviço.
[0026] De modo a fazer a transição do sistema de compressão industrial 10 de completamente montado para o modo operacional, a desmontado para o modo de serviço, o sistema de compressão 10 é tirado de serviço e descarregado, ou despressurizado. Os invólucros de acesso 74 são removidos conforme necessário, e as partes de interconexão, tal como os acoplamentos de eixo, são removidas ou separadas. Os conectores 86 na interface do invólucro de motor são descarregados e os conectores 86 na interface do invólucro de compressor são removidos. Os espaçadores 78 são removidos de entre o carretei conector 14 e o invólucro de motor 34, e pelo menos um dos conectores 86 que acoplam o invólucro de motor 34 é ajustado para mover o carretei conector 14 axialmente na direção do invólucro de motor 34 para criar uma folga 118. Nesse estágio, o invólucro de compressor 26 pode ser removido para serviço.
[0027] Se o sistema de compressor industrial inclui um acionador de motor de terminal duplo 22, o processo é repetido em uma extremiPetição 870180060383, de 13/07/2018, pág. 17/26
9/9 dade oposta do motor 22. O processo de movimento ocorre, os invólucros 26, 34 são mantidos verticalmente com relação à gravidade em pedestais, pés ou estrados apropriados, que proporcionam sustentação e mantém os componentes em um alinhamento axial relativamente próximo. Deve ser observado que essa invenção pode ser empregada em conexões entre vários componentes do sistema de compressão em adição à conexão, conforme descrito, entre o invólucro de motor e o carretei conector.
[0028] Deve ser prontamente aparente para aqueles versados na técnica que a cobertura de acesso pode ser usada com vários equipamentos acionadores e equipamentos acionados. Por exemplo, os acionadores incluem, mas não são limitados a um motor, uma turbina, ou um motor de combustão interna, e um equipamento acionado inclui, mas não está limitado a um compressor, um gerador ou uma bomba. [0029] As modalidades acima descritas e ilustrada nas figuras são apresentadas por meio de exemplo somente, e não pretendem ser uma limitação aos conceitos e aos princípios da presente invenção. Como tal, deve ser entendido por uma pessoa tendo conhecimento ordinário na técnica, que várias mudanças nos elementos e na sua configuração e disposição são possíveis sem fugir do espírito e do escopo da presente invenção.
[0030] Uma vez que outras modificações, mudanças e substituições são contempladas na descrição acima, deve ser observado que as reivindicações anexas são construídas amplamente e em uma maneira consistente com o escopo da invenção.
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Claims (14)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Sistema de carretei conector para conectar um primeiro componente (34) e um segundo componente (26) de um sistema de compressão industrial (10), o sistema de carretei compreendendo:
    um carretei conector (14) tendo um formato substancialmente cilíndrico e incluindo uma primeira extremidade axial (50A) e um primeiro flange (52A) na primeira extremidade axial (50A), o primeiro flange (52A) definindo uma superfície radial (54A) posicionada próxima ao primeiro componente (34); e um espaçador (78) posicionado entre o primeiro flange (52A) do carretei conector (14) e o primeiro componente (34), e incluindo superfícies radiais (94) para prover uma transmissão de força compressiva uniforme entre o carretei conector (14) e o primeiro componente (34), caracterizado pelo fato de que, o espaçador (78) compreende uma pluralidade de segmentos de arco longitudinalmente alinhados para formar um elemento espaçador no formato de anel.
  2. 2. Sistema de carretei, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o flange (52A) do carretei conector (14) inclui uma superfície axial (98A) que coincide com uma superfície axial (102A) do primeiro componente (34) para facilitar o posicionamento do carretei conector (14) próximo ao primeiro componente (34).
  3. 3. Sistema de carretei, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende um elemento de vedação (106) posicionado entre a superfície axial (98A) do primeiro flange (52A) do carretei conector (14) e a superfície axial (102A) do primeiro componente (34) para prover uma vedação de pressão entre o carretei conector (14) e o primeiro componente (34).
  4. 4. Sistema de carretei, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o carretei conector (14) é axialmente
    Petição 870180060383, de 13/07/2018, pág. 19/26
    2/3 conectado ao primeiro componente (34) no primeiro flange (52A), e o espaçador (78) é acoplado entre o carretei conector (14) e o primeiro componente (34).
  5. 5. Sistema de carretei, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreendendo conectores (86) para conectar o carretei conector (14) ao primeiro componente (34).
  6. 6. Sistema de carretei, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o espaçador (78) inclui aberturas (82) para acomodar e posicionar os conectores (86).
  7. 7. Sistema de carretei, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o carretei conector (14) inclui ainda uma segunda extremidade axial (50B), um segundo flange (52B) na segunda extremidade axial, sendo que o primeiro flange (52A) é acoplado de modo liberável ao primeiro componente (34) e o segundo flange (52B) é acoplado de modo liberável ao segundo componente (26), e onde o carretei conector (14) é móvel axialmente em relação ao primeiro e segundo componentes.
  8. 8. Sistema de carretei, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que cada um do primeiro e segundo flanges (52A, 52B) definindo uma superfície radial (54A, 54B) para posicionar próximo ao primeiro e segundo componentes (34, 26).
  9. 9. Sistema de carretei, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o primeiro e segundo flanges (52A, 52B) do carretei conector (14) inclui uma superfície axial (98A, 98B), onde a superfície axial (98A) do primeiro flange (52A) conjuga com a superfície axial (102A) do primeiro componente (34) e superfície axial (98B) do segundo flange (52B) conjuga com a superfície axial (102B) do segundo componente (26), para direcionar movimento axial do carretei conector (14).
    Petição 870180060383, de 13/07/2018, pág. 20/26
    3/3
  10. 10. Sistema de carretei, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende um elemento de vedação (106) posicionado entre a superfície axial do primeiro e segundo flanges e cada um do primeiro e segundo componentes para prover uma vedação de pressão entre o carretei conector (14) e o primeiro e segundo componentes (34, 26).
  11. 11. Sistema de carretei, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o espaçador (78) é acoplado entre o carretei conector (14) e o primeiro componente (34).
  12. 12. Sistema de carretei, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende conectores (86) para conectar o carretei conector (14) e o primeiro e segundo componentes (34, 26).
  13. 13. Sistema de carretei, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que um segundo espaçador é posicionado entre o segundo flange (52B) do carretei conector (14) e o segundo componente (26), o segundo espaçador incluindo uma superfície radial para prover uma transmissão de força compressiva uniforme entre o carretei conector (14) e o segundo componente (26).
  14. 14. Sistema de carretei, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada um da pluralidade dos segmentos de arco inclui um par de superfícies radiais (94) substancialmente paralelas, cada um do par de superfícies radiais (94) substancialmente paralelas de cada um da pluralidade de segmentos de arco coincide com uma superfície circunferencial do carretei conector (14) ou com o primeiro componente (34).
    Petição 870180060383, de 13/07/2018, pág. 21/26
    1/3
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