BRPI0818527B1 - recipiente de separação - Google Patents
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Abstract
recipiente de separação a presente invenção refere-se a um recipiente de separação (39) e a um método para a produção do mesmo. motores de fluxo de fluido e motores de acionamento podem ser envolvidos em um alojamento, caso uma separação seja feita no motor elétrico por um componente em formato de tubo, conhecido como recipiente de separação (39). o recipiente de separação (39) deve ser suficientemente grande para ser forte e eletricamente não-condutivo. é proposto de acordo com a invenção: que ele seja feito de um material de cerâmica ou tipo de vidro, ou seja, feito de uma matriz de polímero reforçada por meio de fibras, ou seja produzido por meio das etapas a seguir: - preenchimento da cápsula com um pó, - colocação da cápsula sob vácuo, - prensagem da cápsula a uma temperatura e a uma pressão de modo que as partículas de pó se sinterizem em conjunto ou fundam umas com as outras, com a cápsula sendo deformada.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para RECIPIENTE DE SEPARAÇÃO.
[001] A presente invenção refere-se a um recipiente de separação.
[002] As turbomáquinas e seus motores de acionamento elétricos usualmente são alojados em invólucros separados. Como resultado, selos de eixo pretendidos para se evitar que o fluido que é manipulado vaze para o exterior são requeridos nas turbomáquinas.
[003] A turbomáquina e o motor de acionamento podem ser alojados em um invólucro sem um selo de eixo, se uma separação entre o rotor, o qual entra em contato com o fluido, e o estator ocorrer no motor elétrico por meio de um componente tubular. Devido a sua posição no espaço de ar, o componente é referido como um recipiente de separação.
[004] Os recipientes de separação usados previamente podem ter uma ou mais desvantagens a seguir:
a) Condutividade elétrica: o recipiente de separação pode se aquecer devido a correntes parasitas. O calor deve ser removido e a performance geral da máquina é muito limitada.
b) Resistência baixa: a separação é capaz apenas de suportar pequenas diferenças entre a pressão interna e a pressão externa. A técnica não é adequada para máquinas à alta pressão.
c) A tecnologia de produção apenas permite uma pequena altura geral do recipiente de separação, como resultado do que o tamanho geral da máquina é restrito.
[005] Previamente, tem sido possível que pequenas máquinas (particularmente bombas) de saída relativamente baixa sejam construídas com um recipiente de separação ou um recipiente de divisão. Os materiais a seguir têm sido previamente usados para isto:
a) Ligas metálicas especiais ou superligas, tal como HastelPetição 870190056229, de 18/06/2019, pág. 4/16
2/6 loy ou Inconel (Desvantagem: a condutividade elétrica induz correntes parasitas as quais reduziriam inaceitavelmente a eficiência de compressores de alta performance)
b) CFK, plástico reforçado com fibra de carbono [006] (Desvantagem: a fibra de carbono também tem ainda uma condutividade elétrica excessivamente alta, o que reduziria grandemente a eficiência de compressores de alta performance - considerando-se as correntes parasitas induzidas)
c) Polímeros de alta performance reforçados e nãoreforçados com partículas ou fibra de vidro (por exemplo, FORTRON a partir da Ticona Company).
[007] (Desvantagem: a rigidez e a resistência obteníveis são baixas demais para uso em compressores de alta pressão)
d) Cerâmica técnica monolítica, tal como dióxido de zircônio (por exemplo, FRIALIT da Friatec Company) [008] (Desvantagem: previamente, quando da produção de estojos divididos, um pó de cerâmica foi primeiramente prensado de forma isostática a frio (compacto verde) e subsequentemente sinterizado. O processo de sinterização desse modo causa uma retração de 18 a 25% e defeitos estruturais de redução de resistência. Mais ainda, quando da sinterização de estojos divididos muito grandes - como é requerido para compressores de alta pressão - deformações relacionadas à massa ocorreriam, mesmo a formação de fissuras. Por estas razões, não foi possível previamente produzir recipientes de separação ou estojos divididos com um comprimento significativamente acima de 300 mm a partir de uma peça. Mais ainda, a tolerância a danos obtenível por meio deste método de produção sob pressões de até 15 MPa (150 bars) é baixa demais).
[009] A DE 20 2004 013 081 U1 mostra um componente relati
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3/6 vamente estacionário o qual consiste em um material de cerâmica ou tipo de vidro. A DE 200 07 009 U1 e a US 2003/193260 A1 descrevem recipientes de separação de cerâmica sinterizada. Esses recipientes de separação são frágeis demais para o uso pretendido. Um recipiente de separação descrito na US 6.293.772 B1 consiste em uma matriz de polímero reforçada com fibra, a qual pode ter em particular fibras de polímero e ser reforçada por meio de cerâmica.
[0010] Da mesma forma, a DE 38 23 113 C1 e a US 4.952.429 A mostram uma proteção contra abrasão, particularmente uma proteção superficial, por meio de partículas de cerâmica, por exemplo, de óxido de zircônio. Estojos divididos com teores parcialmente de cerâmica também são descritos na DE 39 41 444 A1, na DE 197 44 289 A1 e na DE 34 13 930 A1. Todas as soluções apresentadas não satisfazem suficientemente ao conjunto de exigências descrito acima, em particular com respeito às exigências de elasticidade e de resistência.
[0011] Portanto, é um objetivo da invenção prover um recipiente de separação o qual seja capaz de suportar as diferenças de pressão alta e um método para a produção do mesmo.
[0012] O recipiente de separação também pode ser produzido por fibras cerâmicas correspondentemente adequadas sendo enroladas em uma orientação adequada em um mandril, enquanto um aglutinante é adicionado, sendo possível que o aglutinante consista em um pó de cerâmica ou tipo de vidro ou uma suspensão aquosa de pó de cerâmica / tipo de vidro, e o aglutinante sinteriza ou se funde em conjunto, como resultado de um tratamento térmico subsequente, o que pode ocorrer na atmosfera ou no ar ou em uma instalação de HIP.
[0013] Neste caso, o processo pode ser conduzido de tal forma que o corpo de fibra enrolado seja inicialmente provido apenas com uma resistência mecânica básica, e ainda possa sofrer um processamento mecânico, ou que o recipiente de separação seja provido dire
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4/6 tamerrte com a resistência requerida e a integridade de vedação para a aplicação.
[0014] Como uma alternativa para isto, a integridade de vedação pode ser obtida pelos poros do corpo de fibra tratado termicamente serem fechados após o processo descrito acima. Isto pode ocorrer, por exemplo, por uma infiltração à alta pressão com vidro líquido ou por um processo de esmaltagem envolvendo a imersão em uma pasta de líquido (frita) e subsequentemente se queimando ou vitrificando a superfície ou por outros processos adequados.
[0015] As desvantagens de construções prévias de recipiente de separação podem ser evitadas, se um recipiente de separação de uma matriz de polímero reforçada com fibra for usado. As fibras de carbeto de silício ou fibras de óxido de alumínio de alta pureza ou fibras de dióxido de zircônio ou ainda fibras mulíticas podem ser usadas, entre outras coisas, para isto. Todas estas fibras proveem uma capacidade de suporte de carga à tração alta. A capacidade de suporte de carga pode ser adicionalmente aumentada se o tipo de interligação das fibras for otimizado, em particular se fibras curtas ou fibras aleatórias ou filamentos contínuos ou feixes de fibras (mechas) e tapetes de fibra (estruturas tecidas ou depositadas, etc.) forem usados. A resistência à abrasão da matriz de polímero pode ser vantajosamente aumentada, se a superfície do recipiente de separação também for adicionalmente interdispersa ou revestida com partículas de cerâmica.
[0016] A invenção é explicada em mais detalhes abaixo com base em uma modalidade de exemplo específica com referência aos desenhos, nos quais:
[0017] a figura 1 é uma representação esquemática de uma seção longitudinal através de uma unidade de compressor com um recipiente de separação de acordo com a invenção.
[0018] A figura 1 mostra esquematicamente um corte ao longo de
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5/6 uma unidade de compressor 1, a qual tem como componentes essenciais um motor 2 e um compressor 3 em uma carcaça 4 de uma forma estanque a gás. A carcaça 4 aloja o motor 2 e o compressor 3. Na região da transição do motor 2 para o compressor 3, a carcaça 4 é provida com uma entrada 6 e uma saída 7, com um fluido que é para ser comprimido sendo succionado através da entrada 6 por meio de um trecho de admissão 8 e o fluido comprimido fluindo para fora através da saída 7.
[0019] A unidade de compressor 1 é disposta verticalmente durante uma operação, um rotor de motor 15 do motor 2 sendo combinado com um rotor de compressor 9 do compressor 3 para a formação de um eixo comum 19, o qual roda em torno de um eixo geométrico de rotação vertical comum 60.
[0020] O rotor de motor 15 é montado em um primeiro mancal radial 21 na extremidade superior do rotor de motor 15. O rotor de compressor 9 é montado por meio de um segundo mancal radial 22 em uma posição inferior. Na extremidade superior do eixo comum 19 quer dizer, na extremidade superior do rotor de motor 15 - um mancal axial 25 é provido.
[0021] O compressor 3 formado como um compressor centrífugo tem três estágios de compressor 11, os quais estão respectivamente em conexão com um extravasamento 33.
[0022] Os mancais eletromagnéticos 21, 22, 25 são resfriados para uma temperatura de operação por meio de um sistema de resfriamento 31, o sistema de resfriamento 31 provendo uma derivação 32 em um extravasamento do compressor 3. A partir da derivação 32, parte do meio sendo manipulado, o qual preferencialmente é gás natural, é dirigida através de um filtro 35 e subsequentemente passada através de duas tubulações separadas para as respectivas localizações de mancal externo (primeiro mancal radial 21 e quarto mancal
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6/6 radial 24, bem como o mancal axial 25). Este resfriamento através do meio frio sendo manipulado 80 elimina a necessidade de linhas adicionais de suprimento.
[0023] O rotor de motor 15 é circundado por um estator 16, o qual tem uma encapsulação formada no diâmetro interno como um recipiente de separação 39, de modo que o meio agressivo sendo manipulado 80 não danifique os enrolamentos do estator 16. O recipiente de separação 39 é projetado aqui de tal forma que seja capaz de suportar a pressão de operação plena. Isto também é assim porque o estator é provido com um resfriamento em separado 40, no qual um meio de resfriamento dedicado 56 circula. Uma bomba 42 provê uma circulação aqui através de um trocador de calor 43.
[0024] Pelo menos o recipiente de separação 39 é configurado de tal forma que a porção que se estende entre o rotor 16 e o rotor de motor 15 tenha uma espessura de parede fina, mas, não obstante, seja capaz de suportar a pressão de projeto, quando o resfriamento de estator 40 estiver completamente preenchido com o meio de resfriamento 56. Desta forma, as perdas de corrente parasita relativamente grandes nesta região são evitadas, e a eficiência do arranjo em geral é melhorada.
Claims (2)
1. Recipiente de separação (39), o qual consiste em uma matriz de polímero a qual é reforçada por meio de fibras, consistindo em uma matriz de polímero reforçada com fibra cerâmica, caracterizado pelo fato de as fibras serem formadas como filamentos contínuos, em particular de um comprimento de pelo menos 30 mm.
2. Recipiente de separação (39), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de as fibras consistirem em carbeto de silício.
3. Recipiente de separação (39), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de as fibras consistirem em óxido de alumínio.
4. Recipiente de separação (39), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de as fibras consistirem em dióxido de zircônio.
5. Recipiente de separação (39), de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato de as fibras serem formadas como fibras curtas, em particular de um comprimento entre 0,1 mm e 1 mm.
6. Recipiente de separação (39), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de as fibras formarem uma interligação randômica umas com as outras.
7. Recipiente de separação (39), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de as fibras serem formadas como um feixe de fibras, em particular uma mecha.
8. Recipiente de separação (39), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de as fibras serem formadas como um tapete de fibra.
9. Recipiente de separação (39), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de a superfície
Petição 870190056229, de 18/06/2019, pág. 10/16
2/2 do recipiente de separação (39) ser interdispersa com partículas de cerâmica.
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