BRPI0611073B1

BRPI0611073B1 - bomba helicoidal

Info

Publication number: BRPI0611073B1
Application number: BRPI0611073A
Authority: BR
Inventors: Jäschke Axel; Rohlfing Gerhard; Brandt Jens-Uwe
Original assignee: Bornemann J H Gmbh; Joh Heinrich Bornemann Gmbh
Priority date: 2005-06-02
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2018-09-18
Also published as: BRPI0611073A2; NO337323B1; US7862315B2; DE102005025816B4; CN101208518B; EP1893872A1; NO20076677L; JP2008542605A; RU2007147333A; DE102005025816A1; ATE487063T1; CA2609670C; ES2353972T3; DE502006008233D1; CA2609670A1; JP4955665B2; DK1893872T3; CN101208518A; EP1893872B1; WO2006128441A1

Abstract

a presente invenção refere-se a uma bomba helicoidal em modalidade de construção de uma entrada, eixo duplo, com um suporte externo de ambos os fusos roscados (1, 2) e um alojamento de bomba (3), que encerra os fusos roscados (1, 2) com formação de câmaras bombeadoras (4) e delimita as câmaras bombeadoras (4) com sua área lateral (3a) interior externamente, bem como com uma câmara de aspiração (5) para. o meio a ser aspirado e uma câmara de pressão (6), que aloja o meio bombeado pelos fusos roscados (1, 2). o alojamento de bomba (3) está introduzido em um alojamento de pressão (7) e fixado ao alojamento de pressão (7), de modo que a câmara de pressão (6) envolve ao menos parcialmente o alojamento de bomba (3).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “BOMBA HE-LICOIDAL". A presente invenção refere-se a uma bomba helicoidal em modalidade de construção de uma entrada, eixo duplo, com um suporte externo de ambos os fusos roscados e um alojamento de bomba, que encerra os fusos roscados com formação de câmaras bombeadoras e delimita as câmaras bombeadoras com sua área lateral interior externamente, bem como com uma câmara de aspiração para o meio a ser aspirado e uma câmara de pressão, que aloja o meio bombeado pelos fusos roscados. São conhecidas muitas concepções de bombas helicoidais, por exemplo, uma configuração de dois eixos, duas entradas, segundo a EP 0 699 276 B1, que é empregada especialmente para o bombeamento de misturas não tratadas de petróieo-água-gás, que saem de uma fonte muito grande ou de muitas fontes, em parte de 500 pequenas fontes. Bombas helicoidais de duas entradas apresentam um alojamento, que é subdividido em uma câmara de aspiração e uma câmara de pressão. Os fusos bombeado-res correm então diretamente no alojamento ou em um inserto de alojamento permutável, que é inserido no alojamento entre a câmara de aspiração e a câmara de pressão. O alojamento tem então, de um lado, a função de disponibilizar suficiente resistência à pressão para absorção da pressão de processo e, de outro lado, disponibilizar a forma e resistência posicionai para observância das tolerâncias de fenda de vedação, requeridas para o processo de aumento de pressão, entre os fusos bombeadores entre si e os fusos bombeadores e o alojamento ou o inserto de alojamento, sendo que os fusos bombeadores em curso apresentam exigências especialmente altas às fendas de vedação tão pequenas quanto possível, para se obter um elevado grau de eficácia.

Bombas helicoidais em execução de dois eixos, duas entradas, são tecnicamente muito dispendiosas, custos em fabricação e manutenção e, por isso, são empregadas de preferência pra maiores potências de bombeamento, que tipicamente já são demasiado grandes para o bombeamento de fontes individuais ("Single-well-boosting").

Da DE 715860 B1 é conhecida uma bomba helicoidal para líquidos de bombeamento, que apresenta um suporte externo unilateral para os fusos bombeadores. Os fusos bombeadores são encerrados por um alojamento, que é executado em uma só peça e unido por flange a uma parte de alojamento, em que estão montados os fusos bombeadores. Esse alojamento pode ser removido para trabalhos de manutenção. Devendo ser feita a manutenção na bomba, é necessário separá-la do conduto de bombeamento nas tubuladuras de afluxo e descarga e instalar uma bomba completamente nova.

Alternativamente, para uma troca completa, uma bomba helicoidal pode ser desmontada e reparada no próprio local, o que é muito dispendioso em tempo. Além disso, um suporte de bomba consistindo em várias partes individuais no próprio local nos clientes tem a desvantagem de que não é possível um teste da bomba com precisa determinação dos dados de potência, de modo que para atendimento de parâmetros de potência requeridos é necessária, via de regra, uma troca de bomba completa.

Precisamente no bombeamento de fontes individuais ocorrem oscilações demasiado acentuadas na composição do meio de bombeamento. Em grande escala, imprevisível mente, se alternam estados de bombeamento de líquido a 100% com fases de bombeamento de gás a 100%, sendo as fases do bombeamento de gás a 100% para bombas helicoidais particularmente críticas, pois com bombas helicoidais convencionais após certo tempo de um bombeamento de gás esgota-se o bombeamento de líquido vedante, refrigerante e lubrificante. Esse estado conduz a um aquecimento dos fusos bombeadores e, com isso, a um contato dos fusos bombeadores entre si e com o alojamento, o qual resulta em um elevado desgaste, eventualmente à paralisação da bomba. Os problemas então resultantes com relação à manutenção no próprio local já foram descritos.

Para o bombeamento de fontes individuais são empregadas, além de bombas helicoidais, também bombas de fuso excêntrico, que, no entanto, são apenas condicionalmente apropriadas para o bombeamento de misturas de múltiplas fases, pois sua capacidade de bombeamento de gás a 100% é temporalmente limitada devido ao calor de atrito resultante.

Como consequência do superdimensionamento das bombas de múltiplas fases em execução de dois eixos, duas entradas, e na falta de bombas de múltiplas fases apropriadas com menores potências, mundial-mente milhares de fontes de óleo não são ou não mais são bombeadas, deixando-se de aproveitar valiosas matérias-primas.

Constitui objetivo da presente invenção, por conseguinte, disponibilizar uma bomba, que seja de fabricação e manutenção econômica e, em princípio, seja apropriada para o bombeamento de misturas de múltiplas fases no âmbito de um bombeamento de fontes individuais.

De acordo com a invenção, esse objetivo é alcançado por uma bomba helicoidal segundo o gênero com as características da reivindicação 1. Configurações e outras execuções vantajosas da invenção estão descritas nas sub-reivindicações. A bomba helicoidal de acordo com a invenção em modalidade de construção de uma entrada, eixo duplo, com um suporte externo de ambos os fusos roscados e um alojamento de bomba, que encerra os fusos roscados com formação de câmaras bombeadoras e delimita as câmaras bombeadoras com sua área lateral interior externamente, bem como com uma câmara de aspiração para o meio a ser aspirado e uma câmara de pressão, que aloja o meio bombeado pelos fusos roscados, prevê que o alojamento de bomba é introduzido em um alojamento de pressão e fixado ao alojamento de pressão, de modo que a câmara de pressão encerra o alojamento de bomba ao menos parcialmente. Pela possibilidade de introdução do alojamento de bomba no alojamento de pressão e de uma fixação do alojamento de bomba ao alojamento de pressão é possível trocar apenas o alojamento de bomba juntamente com os fusos roscados nele dispostos e o suporte externo, de modo que, em modalidade de construção modular, é disponibilizada uma bomba helicoidal, que pode ser rapidamente reparada, na medida em que as partes de desgaste podem ser completamente removidas do alojamento de pressão. Por uma simples troca do alojamento de bomba com os fusos roscados nele dispostos ocorre, ademais, um desaco- plamento mecânico entre o alojamento de pressão e o alojamento de bomba, de modo que deformações condicionadas por pressão dentro do alojamento de pressão não sejam transferidas para o alojamento de bomba ou o não sejam apenas desprezíveis. Permanece assim garantida a precisão de posição dos fusos roscados entre si, pois as deformações do alojamento de pressão não têm efeito sobre as tolerâncias dos elementos bombeadores, vedações e mancais. Isso reduz o desgaste e possibilita o ajuste de uma pequena medida de fenda, o que aumenta o grau de eficácia da bomba.

Uma outra configuração da invenção prevê que o alojamento de bomba atravesse o alojamento de pressão, de modo que o alojamento de bomba tem dois pontos de encosto ou apoio no alojamento de pressão. Está previsto então que o alojamento de bomba esteja fixado, especialmente apa-rafusado, apenas unilateralmente ao alojamento de pressão, enquanto que a extremidade do alojamento de bomba não fixada ao alojamento de pressão fica montada em uma guia no alojamento de pressão. É assim possível que o alojamento de bomba fique montado de um lado fixo no alojamento de pressão e, de outro lado, ligeiramente móvel, sendo que a ligeira folga entre o alojamento de pressão e o alojamento de bomba é vedada por ao menos uma vedação, de modo que nenhum meio bombeado pode sair da câmara de pressão por fendas na guia. A ligeira folga dentro da guia no alojamento de pressão possibilita que pela pressão dominante na câmara de pressão não ocorram deformações dentro do alojamento de bomba, que pudessem alterar a folga entre os fusos roscados entre si bem como entre os fusos roscados e o alojamento de bomba, mas sim que o alojamento de bomba seja facilmente deslocado no total dentro do alojamento de pressão.

Uma outra vantagem da configuração de acordo com a invenção é a fabricação mais simples do alojamento de pressão devido às menores exigências feitas à precisão de posição dos componentes, de modo que é possível uma fabricação econômica do alojamento de pressão. Além disso, é consideravelmente simplificada a manutenção devido à possibilidade de completa remoção do alojamento de bomba juntamente com os fusos roscados e a unidade de suporte.

Para se obter uma construção tão rígida quanto possível, apesar da simples estrutura, é previsto fixar o alojamento de bomba por meio de uma placa de suporte ao alojamento de pressão. À placa de suporte estão assim fixados tanto o alojamento de pressão como também o alojamento de bomba e, eventualmente, também a unidade de suporte, em que estão montados os fusos roscados separados da corrente de bombeamento. Os fusos roscados estão montados na unidade de suporte, que por sua vez está unida com o alojamento de bomba, de modo que a unidade de suporte completa, com o alojamento de bomba e os fusos roscados, pode ser removida do alojamento de pressão. Os fusos roscados, o alojamento de bomba e a unidade de suporte dos fusos roscados podem, portanto, ser juntados para um módulo de bombeamento, que pode ser facilmente trocado e, após a fabricação, submetido a um teste de potência completo, de maneira que, quando da troca do módulo de bombeamento por um módulo de bombeamento novo ou recondicionado se pode prever que parâmetros de potência apresenta a bomba.

Para a compressão quando do emprego em "Single-well-boosting" é previsto que na câmara de pressão estejam previstos dispositivos de separação para a separação de uma mistura de múltiplas fases bombeada em uma fase de gás e uma fase de líquido, de modo que as fases separadas ou podem ser derivadas separadamente ou uma parte da fase de líquido separada pode ser reconduzida através de um conduto de curto-circuito da câmara de pressão para a câmara de aspiração, para disponibilizar uma medida mínima de líquido dentro do alojamento de bomba, para que os fusos roscados possam ser resfriados e as fendas entre os fusos roscados e o alojamento de bomba possam ser vedadas. Como o alojamento de bomba se encontra dentro da câmara de pressão, é possível executar o conduto de curto-circuito dentro do alojamento de bomba, portanto estabelecer uma ligação direta entre a câmara de bombeamento e a câmara de aspiração.

Pelo conduto de curto-circuito a fase líquido dosadamente separada é reconduzida à câmara de aspiração, o que de fato implica em perdas relativamente ao grau de eficácia da bomba, mas, quando do emprego da bomba helicoidal para o bombeamento de misturas de múltiplas fase, possibilita um tempo de vida útil essencialmente prolongado. O alojamento de bomba pode estar disposto excentricamente no alojamento de pressão, para, de um lado, facilitar a separação e a recondução de fase de líquido separada por um curto-circuito para o lado de aspiração dos fusos roscados e, de outro lado, não permitir deformações condicionadas por pressão do alojamento de pressão ou permiti-las de tal maneira sobre a unidade de suporte ou os fusos roscados que produzam alteração angular da unidade de suporte contraposta a uma flexão em função de pressão dos fusos roscados.

Complementando, no alojamento de pressão podem estar dispostos tirantes de ancoragem para protensão do alojamento de pressão relativamente à montagem dos fusos roscados, de modo que pode ser ajustada uma alteração angular em função de pressão da unidade de suporte alternativamente ou em complementação ao posicionamento apropriado do alojamento de bomba no alojamento de pressão bem como da seleção da espessura de parede e/ou do emprego de materiais.

Para maior integração funcional no módulo de bombeamento é previsto que no alojamento de bomba seja executada a câmara de aspiração, de modo que este pode ser otimamente adaptado aos fusos bombeado-res relativamente ao dimensionamento e à configuração fluídica.

Para simplificar a configuração do alojamento de pressão, é previsto que o alojamento de bomba forme uma parte da parede da câmara de pressão, portanto que o emprego do alojamento de bomba forme uma parte da parede interna da câmara de pressão. Para tanto é necessário que o alojamento de bomba esteja fixado, vedado, ao alojamento de pressão, sendo previstos condutos de passagem ou canais de fluxo para o meio bombeado, pelos quais o meio bombeado pode ser conduzido para dentro da câmara de pressão.

Igualmente estão executados dispositivos de conexão para condutos de afluxo ou condutos de descarga no alojamento de pressão, de mo- do que o alojamento de pressão, quando da manutenção da bomba, não precisa ser removido da rede de condutos, com o quê se pode evitar um considerável trabalho de montagem e problemas de estanqueidade pela montagem e desmontagem de bombas completas da rede de condutos. A seguir é explicado um exemplo de concretização da invenção tendo em vista a única figura que ilustra uma seção transversal da bomba helicoidal.

Na figura é demonstrada uma bomba helicoidal com fluxo em apenas uma direção com z parafusos roscados 1, 2, que se encontram sobre os eixos 10,20 ligados entre si por rodas dentadas e com isso sobre os eixos roscados 11,12. Os eixos 10, 20 estão montados em um alojamento de suporte 19 e formam uma unidade de suporte 9, que é vedada relativamente ao meio a ser bombeado. Os rotores 11, 12 estão montados em um alojamento de bomba 3, sendo que a área interna lateral 3a do alojamento de bomba 3 encerra os rotores 11, 12, de modo que pelos rotores 11,12 engre-nandos entre si em combinação com a área lateral 3a são formadas câmaras de bombeamento 4, nas quais o meio a ser bombeado é bombeado de uma câmara de aspiração 5 para uma câmara de pressão 6 através de canais de ligação 16. Tanto entre os rotores 11,12 como também entre os rotores 11, 12 e a área lateral 3a predomina uma folga mínima, para manter tão reduzida quanto possível a taxa de vazamento da bomba. A câmara de pressão 6, executada aqui como uma câmara anular, é formada por um alojamento de pressão 7, que encerra a câmara de pressão 6 respectivamente do lado frontal na periferia externa. O encerramento interior da câmara de pressão 6 é realizado através da parede externa do alojamento de bomba 3, pois o alojamento de bomba 3 atravessa o alojamento de pressão 7 e, com isso, a câmara de pressão 6. O alojamento de bomba 3 está fixado através de cavilhas 40 a uma placa de suporte 8, na qual está igualmente fixada por cavilhas 41 a unidade de suporte 9. A placa de suporte 8, por sua vez, está acoplada através de tirante de ancoragem 42 com o alojamento de pressão 7, de modo que o alojamento de bomba 3 está fixado através de cavilhas 40, da placa de suporte 8 e dos tirantes de anco- ragem 42 de um lado no alojamento de bomba 7. O alojamento de bomba 3 é provido na região das cavilhas 40 de um flange 37 anular, que pode ser introduzido em um recorte 27 correspondentemente executado do alojamento de bomba 7. A extremidade 30 do alojamento de bomba 3, oposta à placa de suporte 8, está montada em um recorte 17 do alojamento de bomba 7, mas não atarraxada ali, e sim vedada apenas por uma vedação 27. Do lado frontal, há uma outra vedação por uma placa frontal 15, que apresenta uma abertura de passagem 25 para introdução de um meio de bombeamento na câmara de aspiração 5. Igualmente estão previstas roscas 26 para alojamento de meios de conexão ou condutos de adução na placa frontal 15. A montagem unilateral do alojamento de bomba 3 no alojamento de pressão 7 tem a vantagem de que a combinação de estrutura modular do alojamento de bomba 3, da unidade de suporte 9 e dos fusos bombeadores 1, 2 aí dispostos é desacoplada de deformações de pressão do alojamento de pressão 7. O alojamento de pressão 7 pode ser projetado para a respectiva pressão de projeção do sistema e, em princípio, ser configurado com qualquer dimensão desejada, devido apenas aos recessos 17, 27 e dispositivos de conexão serem de tal maneira configurados que as correspondentes unidades de bombeamento ou módulos de bombeamento de alojamento de bomba 3 e unidade de suporte 9 possam ser montados. Pela inserção da unidade de bombeamento no alojamento de pressão 7 é fabricada a bomba, sendo que o alojamento de bomba 3 integrado na unidade de bombeamento forma simultaneamente a câmara de aspiração 5 e provê a separação de câmara de aspiração 5 para com a câmara de pressão 6.

No alojamento de pressão 7 estão ainda previstos flanges 14 para os condutos de descarga, que podem continuar instalados fixos.

Na câmara de pressão 6 podem estar previstos dispositivos de separação para a separação de fase gasosa e fase líquida quando do bombeamento de misturas de múltiplas fases. Podem ser chapas de desvio ou zonas de estabilização para a produção de uma velocidade de fluxo quase zero, sendo que em tais pontos de preferência é previsto um conduto de curto-circuito 13, que une a câmara de aspiração 5 com a câmara de pressão 6.

Na forma de execução representada, o conduto de curto-circuito 13 está e-xecutado no alojamento de bomba 3 e disposto no lado inferior, de modo que líquido que se encontra na parte inferior da câmara de pressão 6 anular, que está cheio até ao alojamento de bomba 3, é aspirado para a câmara de aspiração 5 e ali pode ser movido através dos rotores 11, 12. Assim se produz um transporte de calor, uma vedação e uma lubrificação dos rotores 11, 12. A forma de execução representada é especialmente apropriada para garantir um seguro funcionamento da bomba mesmo a pressões de topo de perfuração muito distintas, que podem ascender desde quase pressões atmosféricas até mais de 10.000 kpa (100 bar).

Na abertura de entrada 25 ou antes, podem estar integrados ou dispostos filtros protetores de bombeamento, para reter partículas indeseja-das e evitar avarias dos rotores 11,12.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Bomba helicoidal em modalidade de construção de uma entrada, eixo duplo, com um suporte externo de ambos os fusos roscados (1, 2) e um alojamento de bomba (3), que encerra os fusos roscados (1, 2) com formação de câmaras bombeadoras (4) e delimita as câmaras bombeadoras (4) com sua área lateral (3a) interior externamente, bem como com uma câmara de aspiração (5) para o meio a ser aspirado e uma câmara de pressão (6), que aloja o meio bombeado pelos fusos roscados (1, 2), sendo que o alojamento de bomba (3) está introduzido em um alojamento de pressão (7) e fixado ao alojamento de pressão (7), de modo que a câmara de pressão (6) envolve ao menos parcialmente o alojamento de bomba (3), caracterizada pelo fato de que os dois fusos roscados (1,2) estão montados com um suporte externo e na câmara de pressão (6) estão previstos dispositivos de separação para a separação de uma mistura de fases múltiplas bombeada em uma fase gasosa e uma fase líquida, e sendo que está previsto um conduto de curto-circuito (13) da câmara de pressão (6) para a câmara de aspiração (5), pelo qual líquido separado é reconduzido à câmara de aspiração (5).

2. Bomba helicoidal de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o alojamento de bomba (3) atravessa o alojamento de pressão (7).

3. Bomba helicoidal de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o alojamento de bomba (3) está fixado, especialmente atarraxado, em um lado no alojamento de pressão (7).

4. Bomba helicoidal de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o alojamento de bomba (3) está fixado através de uma placa de suporte (8) ao alojamento de pressão (7).

5. Bomba helicoidal de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 ou 4, caracterizada pelo fato de que a extremidade (30) não fixada ao alojamento de pressão (7) do alojamento de bomba (3) está montada com folga em uma guia (17) no alojamento de pressão (7) e o alojamento de bomba (3) está vedado por uma vedação (27) relativamente ao alojamento de pressão (7).

6. Bomba helicoidal de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que os fusos roscados (1, 2) estão montados em uma unidade de suporte (9), que está unida com o alojamento de bomba (3).

7. Bomba helicoidal de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a unidade de suporte (9) está fixada, especialmente atarraxada, a uma placa de suporte (8).

8. Bomba helicoidal de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que os fusos roscados (1, 2), o alojamento de bomba (3) e uma unidade de suporte (9) dos fusos roscados (1, 2) estão reunidos para um módulo de bombeamento.

9. Bomba helicoidal de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que é previsto um conduto de curto-circuito (13) no alojamento de bomba (3).

10. Bomba helicoidal de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o alojamento de bomba (3) está disposto excentricamente no alojamento de pressão (7).

11. Bomba helicoidal de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que no alojamento de pressão (7) estão dispostos tirantes de ancoragem (42) para protensão do alojamento de pressão (7) relativamente à montagem de fusos roscados (9).

12. Bomba helicoidal de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que no alojamento de bomba (3) está executada a câmara de aspiração (5).

13. Bomba helicoidal de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o alojamento de bomba (3) forma uma parte da parede da câmara de pressão (6).

14. Bomba helicoidal de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que dispositivos de conexão (14) para condutos de adução e condutos de descarga estão executados no alojamento de pressão (7).