BRPI0717088A2 - Sistema de proteção de acoplamento. - Google Patents
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Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE PROTEÇÃO DE ACOPLAMENTO".
Referência Cruzada a Pedido Relacionado
Esse pedido reivindica prioridade ao Pedido de Patente Provisó- ria U.S. N0 60/826.805, intitulado "Sistema de Proteção de Acoplamento", depositado em 25 de Setembro de 2006 por Kevin Michael Majot e Charles Alan Rohrs, o seu conteúdo inteiro é aqui incorporado a título de referência. Campo da Invenção
A presente invenção refere-se a elementos de conexão para componentes de pressão contendo maquinário e, mais particularmente, um sistema de proteção de acoplamento para proteger e vedar uma região in- terna de um acoplamento entre os componentes do maquinário contendo pressão.
Antecedentes da Invenção Em maquinário contendo pressão adjacente existente, o disposi-
tivo contendo pressão e o suporte estrutural são combinados em uma unida- de. Historicamente, o acesso a um acoplamento e seus componentes foi limitado devido a portas de acesso geralmente pequenas em um invólucro externo do acoplamento, que são fornecidas para acesso à manutenção. 20 Combinando-se os componentes de vedação de pressão e suporte estrutural leva à dificuldade de criar e manter uma superfície de vedação entre o equi- pamento counido quando vedando para conter gases de baixo peso molecu- lar.
Sumário
Em uma modalidade, a invenção fornece um sistema de prote-
ção para um acoplamento que conecta um primeiro componente a um se- gundo componente em um sistema de maquinário pressurizado. O sistema de proteção inclui uma proteção de acoplamento móvel entre uma posição aberta, que permite acesso a uma região interna do acoplamento, e uma 30 posição fechada, que forma uma vedação ao redor do acoplamento do pri- meiro componente ao segundo componente. O sistema de proteção também inclui um guia para direcionar o movimento da proteção de acoplamento. Em outra modalidade, a invenção fornece um sistema de prote- ção incluindo uma proteção de acoplamento móvel entre uma posição aber- ta, que permite acesso a uma região interna do acoplamento, e uma posição fechada, que forma uma vedação ao redor do acoplamento do primeiro 5 componente ao segundo componente. Um guia para direcionar o movimento da proteção de acoplamento estende-se entre o primeiro componente e o segundo componente em que a proteção de acoplamento é acoplada de forma móvel ao guia. Um ajustador é acoplado à proteção de acoplamento para ajustar uma posição da proteção de acoplamento em relação ao guia.
Em ainda outra modalidade, a invenção fornece um sistema de
proteção de acoplamento contendo pressão para conectar um invólucro de compressor a um invólucro de acionamento em um sistema de compressão industrial. O sistema de proteção de acoplamento inclui uma proteção de acoplamento móvel entre uma posição aberta, que permite acesso a uma região interna entre os invólucros, e uma posição fechada, que forma uma vedação ao redor da região interna. A proteção de acoplamento inclui super- fícies de vedação compreendendo pelo menos uma superfície de vedação radial em uma extremidade axial da proteção de acoplamento e pelo menos uma superfície de vedação circunferencial em uma extremidade axial do a- coplamento. O sistema também inclui um guia para direcionar movimento axial da proteção de acoplamento, em que o guia tem uma barra deslizante que se estende entre o invólucro de compressor e o invólucro de acionamen- to para alinhar a proteção de acoplamento a pelo menos um dos invólucros, e um ajustador para ajustar o posicionamento da proteção de acoplamento na barra deslizante.
Outros aspectos da invenção tornar-se-ão aparentes por consi- deração da descrição detalhada e dos desenhos em anexo.
Breve Descrição dos Desenhos
A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um maquinário con- tendo pressão adjacente.
A Figura 2 é uma vista em perspectiva do maquinário mostrado na Figura 1, incluindo um sistema de proteção de acoplamento de acordo com uma modalidade da invenção e em uma posição fechada.
A Figura 3 é uma vista em perspectiva do maquinário mostrado na Figura 1, incluindo o sistema de proteção de acoplamento mostrado na Figura 2 em uma posição aberta.
A Figura 4A é uma vista de extremidade de uma proteção de
acoplamento que é parte do sistema de proteção de acoplamento mostrado na Figura 2.
A Figura 4B é uma vista transversal da proteção de acoplamento tomada ao longo da linha 4B-4B da Figura 4A.
A Figura 5 é uma vista em perspectiva de um ajustador deslizan-
te que é parte do sistema de proteção de acoplamento mostrado na Figura
2.
A Figura 6 é uma vista em perspectiva de um guia deslizante que é parte do sistema de proteção de acoplamento mostrado na Figura 2.
Antes de quaisquer modalidades da invenção serem explicadas
em detalhes, entende-se que a invenção não está limitada em sua aplicação aos detalhes de construção e ao arranjo de componentes apresentado na seguinte descrição ou ilustrado nos seguintes desenhos. A invenção é capaz de outras modalidades e de ser praticada ou de ser executada de várias 20 formas. Também, entende-se que a fraseologia e a terminologia usadas aqui são para o propósito de descrição e não devem ser consideradas como limi- ta ntes.
Por exemplo, os termos como "central", "superior", "inferior", "frontal", "traseiro", e similares são usados somente para simplificar a descri- 25 ção da presente invenção e não indicam ou implicam sozinhos que o dispo- sitivo ou elemento referido precise ter uma orientação particular. Os elemen- tos do sistema de proteção de acoplamento contendo pressão retrátil referi- do na presente invenção podem ser instalados e operados em qualquer ori- entação desejada. Em adição, os termos tais como "primeiro", "segundo" e 30 "terceiro" são usados aqui para o propósito de descrição e são destinados a indicar ou implicar em importância ou significância relativa.
Descrição Detalhada da Invenção A Figura 1 ilustra um sistema de maquinário contendo pressão adjacente de um tipo que é adequado para uso com a presente invenção. Na Figurai, é especificamente mostrado um sistema de compressão industrial
10, que é usado na indústria para comprimir gases ou fluidos para propósitos industriais. O sistema 10 deve, por exemplo, ser usado em uma plataforma de perfuração de petróleo ou uma plataforma de produção de petróleo. O sistema de compressão industrial 10 inclui dois compressores 14 adjacentes a um acionador de motor elétrico de extremidade dupla 18. Esse arranjo permite que um projeto compacto com benefícios significativos sobre trens compressores montados na placa-base tradicionais. Cada compressor 14 é rodeado por um invólucro de compressor cilíndrico 22 e o motor 18 é rodea- do por um invólucro de motor cilíndrico 26. O invólucro de compressor 22 e o invólucro de motor 26 são corpos separados que são posicionados para faci- litar a instalação e remoção de componentes. O invólucro do compressor 22 e o invólucro do motor 26 são conectados com um acoplamento 30 (Figura 3), que separa componentes contendo pressão e fornece uma estrutura de suporte mecânica para conectar os invólucros 22, 26.
Com relação à Figura 3, o acoplamento 30 inclui portas de aces- so 34. As portas 34 fornecem aberturas para facilitar a remoção de mancais, vedações, engrenagens, conexões elétricas e outros componentes dentro de uma região interna 38 do acoplamento 30 enquanto o acionamento elétrico 18 e o compressor 14 permanecem conectados. O acoplamento 30 é conec- tado ao invólucro do compressor 22 e ao invólucro do motor 26 com uma estrutura de conexão que resiste a várias forças neste. Na modalidade ilus- trada, uma estrutura de conexão de invólucro principal 42, ou invólucro, in- clui parafusos e porcas com roscas para acoplar o acoplamento 30 ao invó- lucro do motor 26, e seus similares podem ser usados para acoplar o aco- plamento 30 ao invólucro do compressor 22. Outro dispositivo de conexão mecânica pode ser empregado, tal como anéis de cisalhamento ou outras estruturas de conexão comumente usadas. A estrutura de conexão 42 deve- ria ser suficiente e estruturalmente confiável para impedir separação, vibra- ção, desconexão, torque, ou outros problemas na integridade da conexão do invólucro do compressor 22 ao invólucro do motor 26.
Na modalidade ilustrada, um sistema de proteção de acoplamen- to 46 cobre o acoplamento 30 para permitir acesso aumentado de manuten- ção ao acoplamento 30 e aos componentes associados enquanto mantendo um alto grau de integridade da junta vedada. O sistema de proteção de aco- plamento 46 é um sistema de proteção contendo pressão, retrátil. O sistema de proteção de acoplamento 46 separa os componentes contendo pressão do sistema de maquinário 10 dos componentes de suporte estrutural, e man- tém uma vedação de pressão sobre as portas de acesso 34 no acoplamento 30. É desejável que a estrutura contendo pressão 46 seja independente da conexão mecânica estrutural principal 30; portanto, uma superfície de veda- ção contendo pressão não é submetida a cargas mecânicas associadas com suporte e operação do equipamento. Como uma estrutura independente, a superfície de vedação contendo pressão fornece facilidade de manutenção e integridade de vedação.
A Figura 2 ilustra o sistema de proteção de acoplamento 46 em uma posição fechada para proteger o acoplamento 30, e a Figura 3 ilustra o sistema de proteção de acoplamento 46 em uma posição aberta para permi- tir acesso ao acoplamento 30. Na posição aberta, o acesso à região interna 20 38 do acoplamento 30 é ganho através das portas 34. Na posição fechada, as portas 34 são cobertas por uma proteção de acoplamento 50, ou cobertu- ra, de modo a vedar o acoplamento 30 e componentes contido dentro do acoplamento 30. A proteção de acoplamento 50 é apoiada no sistema de maquinário 10 para movimento axial, e pode ser travada em posição para 25 formar uma superfície de vedação sobre o acoplamento 30.
O sistema de proteção de acoplamento 46 inclui a proteção de acoplamento 50 (Figuras 4A e 4B), dois pares de blocos deslizantes 54 (Fi- gura 5), ou ajustadores, e dois guias deslizantes 58 (Figura 6), ou barras. A proteção de acoplamento 50 é geralmente cilíndrica e inclui uma superfície 30 externa 62 e uma superfície interna 66. Na modalidade ilustrada, a proteção de acoplamento 50 é construída como um único anel não tendo juntas apa- rafusadas. A proteção 50 inclui duas fendas 70 definidas na superfície exter- na 62 com as fendas 70 espaçadas aproximadamente a 180°. Por exemplo, uma fenda 70 é fornecida em uma posição de nove horas e a outra fenda 70 está em uma posição de três horas para controlar o alinhamento e o movi- mento axial da proteção 50. Cada fenda 70 é definida por um par de proje- 5 ções que se estendem radialmente 74, e recebe um guia deslizante 58 para movimento deslizante desse. Um flange estendendo-se radialmente 78 es- tende-se entre a primeira e a segunda fendas 70. Nervuras estruturais, res- saltos de elevação, aberturas, drenos e conexões de injeção na proteção de acoplamento 50 podem ser variados à medida que apropriado e necessário. 10 Qualquer hardware de conexão, padrão de aberturas, construção de invólu- cro e direção em que a proteção de acoplamento retrai podem ser variadas à medida que apropriado ou necessário.
Em cada extremidade axial 82 da proteção de acoplamento 50, elementos de vedação 86, 90 são posicionados tal que quando o sistema de proteção de acoplamento 46 está na posição fechada, os elementos de ve- dação 86, 90 operam para impedir que os gases pressurizados escapem da região interna 38 do acoplamento 30. Os elementos de vedação 86, 90 for- necem uma vedação de alta integridade quando o sistema de proteção de acoplamento 46 está na posição fechada. Várias localizações para os ele- mentos de vedação 86, 90 podem ser usadas contanto que a integridade da vedação seja mantida. Na modalidade ilustrada, a proteção de acoplamento 50 inclui os elementos de vedação 86, 90 ou elementos para facilitar a veda- ção entre o sistema de proteção de acoplamento 46, o acoplamento 30 e os invólucros 22, 26. O elemento de vedação 86 é posicionado em uma super- fície radial em cada extremidade axial 82 da proteção de acoplamento 50. Os elementos de vedação 90 são posicionados na superfície interna 66 da proteção de acoplamento 50 em cada extremidade axial 82. Em uma moda- lidade, cada um dos elementos de vedação 86, 90 inclui uma ranhura forma- da na superfície da proteção de acoplamento 50 e um anel em O 94 recebi- do e retido na ranhura. O diâmetro no qual cada ranhura é localizada é mi- nimamente diferente tal como para minimizar as forças axiais exercidas na proteção de acoplamento 50 dos conteúdos pressurizados. Em uma modali- dade, os elementos e vedação 86, 90 têm construção similar de modo a mi- nimizar as forças axiais.
Como mostrado nas Figuras 2 e 3, um par de blocos deslizantes 54 é conectado às projeções 74 definindo cada fenda 70. Cada bloco desli- zante 54 (Figura 5) inclui primeira e segunda superfícies de extremidade 98 e primeira e segunda superfícies laterais 102. Uma abertura 106 estende-se através da primeira e segunda superfícies de extremidade 98 para receber de forma deslizante uma barra deslizante 110 estendendo-se do invólucro do motor 26 em direção ao invólucro do compressor 22. A barra deslizante 110 fornece guia direcional para o sistema de proteção de acoplamento 46. pelo menos uma superfície lateral 102 do bloco deslizante 54 inclui um par de aberturas 114 para acoplar o bloco 54 à proteção de acoplamento 50. Na modalidade ilustrada, um rolete 118 é posicionado entre as aberturas de a- coplamento 114 para facilitar o movimento de deslizamento da proteção de acoplamento 50 ao longo dos guias deslizantes 58. O rolete 118 é direciona- do em direção à fenda 70 tal que o respectivo guia deslizante 58 é colocado entre a fenda da proteção de acoplamento 70 e o bloco deslizante 54. Os blocos deslizantes 54 são usados como um ajustador deslizante manual pa- ra axialmente mover a proteção de acoplamento 50 em relação aos invólu- cros 22, 26. Deve estar prontamente aparente aqueles versados na técnica que outros tipos de componentes de redução de atrito, tais como elementos de inserção de baixo atrito, podem ser usados nos blocos deslizantes 54.
O sistema de proteção de acoplamento 46 inclui os dois guias deslizantes 58 para fornecer guia direcional e suporte para a proteção de 25 acoplamento 50 em movimento axial entre a posição fechada e a posição aberta. Cada guia deslizante 58 estende-se entre o invólucro do compressor 22 e o invólucro do motor 26, à medida que é acoplado a ele. Em uma mo- dalidade, os guias deslizantes 58 podem operar como uma ferramenta de montagem. Em ainda outra modalidade, os roletes podem ser fornecidos nos 30 guias deslizantes 58 para facilitar o movimento deslizante da proteção de acoplamento 50. Com relação à Figura 2, um bloco de travamento 122 é po- sicionado entre a proteção de acoplamento 50 e uma extremidade do invólu- cro do motor do guia deslizante 58 para impedir movimento axial da proteção de acoplamento 50 quando na posição fechada. Deveria estar prontamente aparente aqueles versados na técnica que outros mecanismos de travamen- to podem ser usados. Ademais, poucos ou mais guias deslizantes 58 podem 5 ser usados. Também, outro dispositivo para posicionar e direcionar o movi- mento da proteção de acoplamento 50, tal como uma aba linear engatando uma fenda ou outro tipo de elemento de posicionamento similar, pode ser usado.
Nas Figuras 2 e 3, somente uma lateral do sistema de proteção 10 de acoplamento 46 é mostrada, portanto, somente um par de blocos desli- zantes 54 e um guia deslizante 58 é mostrado. O segundo par de blocos deslizantes 54 e segundo guia deslizante 58 está localizado na lateral oposta do sistema de proteção de acoplamento 46. Ou seja, os blocos deslizantes 54 e guias deslizantes 58 são posicionados aproximadamente a 180 graus 15 separados em cada lateral da proteção de acoplamento 50.
Com relação à Figura 2, o sistema de proteção de acoplamento contendo pressão retrátil 46 é mostrado em uma posição fechada. Na posi- ção fechada, os elementos de vedação 86, 90 engatam em superfícies de encaixe no invólucro do compressor 22 e no invólucro do motor 26 para for- 20 mar um envoltório vedado em torno do acoplamento 30. Um bloco de trava- mento 122 é posicionado entre a proteção de acoplamento 50 e uma extre- midade de invólucro do motor do guia deslizante 58 para impedir movimento axial da proteção de acoplamento 50. O bloco de travamento 122 fornece uma parada axial positiva, enquanto permite que a proteção de acoplamento 25 50 flutue nas superfícies de vedação 86, 90 á medida que necessário duran- te a operação do equipamento. O bloco de travamento 122 é removido ou movido para uma posição de não-travamento de modo a mover o sistema de proteção de acoplamento 46 para a posição aberta.
Para mover o sistema de proteção de acoplamento 46 para a posição aberta, um usuário utiliza os blocos deslizantes 54, ou ajustadores deslizantes manuais, para deslizar fisicamente a proteção de acoplamento 50 ao longo dos guias deslizantes 58. Os roletes 118 nos blocos deslizantes 54 facilitam o movimento de deslizamento da proteção de acoplamento 50. Em uma modalidade adicional, mecanismos elétricos, hidráulicos ou pneu- máticos podem também ser empregados como um dispositivo para deslizar a proteção de acoplamento 50 entre a posição fechada e a posição aberta.
O sistema de proteção de acoplamento 46 capacita a abertura e
fechamento da proteção de acoplamento 50 com um processo conveniente simples, e fornece facilidade de manutenção e integridade de vedação.
As modalidades descritas acima e ilustradas nas figuras são a- presentadas a título de exemplo somente e não são destinadas a ser uma 10 limitação mediante aos conceitos e princípios da presente invenção. Como tal, um versado na técnica apreciará que várias mudanças nos elementos e sua configurações e arranjos são possíveis sem afastar-se do espírito e es- copo da presente invenção.
Desde que outras modificações, mudanças e substituições são pretendidas na seguinte descrição, é apropriado que as reivindicações em anexo sejam construídas amplamente e de uma maneira consistente com o escopo da invenção.
Claims (20)
1. Sistema de proteção para um acoplamento que conecta um primeiro componente a um segundo componente em um sistema de maqui- nário pressurizado, compreendendo: uma proteção de acoplamento móvel entre uma posição aberta, que permite o acesso a uma região interna do acoplamento, e uma posição fechada, que forma uma vedação em torno do acoplamento do primeiro componente ao segundo componente; e um guia para direcionar movimento da proteção de acoplamento.
2. Sistema de proteção, de acordo com a reivindicação 1, e adi- cionalmente compreendendo um ajustador acoplado à proteção de acopla- mento para ajustar uma posição da proteção de acoplamento.
3. Sistema de proteção, de acordo com a reivindicação 2, em que o ajustador inclui um rolete para facilitar o movimento deslizante da pro- teção de acoplamento ao longo do guia.
4. Sistema de proteção, de acordo com a reivindicação 1, em que a proteção de acoplamento tem um corpo geralmente cilíndrico com ex- tremidades axiais opostas e uma circunferência externa.
5. Sistema de proteção, de acordo com a reivindicação 5, em que a proteção de acoplamento inclui uma fenda definida na circunferência externa, a fenda recebendo de forma deslizante o guia para movimento nes- ta.
6. Sistema de proteção, de acordo com a reivindicação 6, em que um par de fendas é posicionado aproximadamente 180° espaçadas em torno da circunferência externa.
7. Sistema de proteção, de acordo com a reivindicação 5, e adi- cionalmente compreendendo um par de superfícies de vedação radiais, cada superfície de vedação posicionada em uma das extremidades axiais da pro- teção de acoplamento.
8. Sistema de proteção, de acordo com a reivindicação 5, e adi- cionalmente compreendendo um par de superfícies de vedação circunferen- ciais, cada superfície de vedação posicionada em uma das extremidades axiais da proteção de acoplamento.
9. Sistema de proteção, de acordo com a reivindicação 1, e adi- cionalmente compreendendo um bloco de travamento para manter a prote- ção na posição fechada.
10. Sistema de proteção para um acoplamento que conecta um primeiro componente a um segundo componente em um sistema de maqui- nário pressurizado, compreendendo: uma proteção de acoplamento móvel entre uma posição aberta, que permite o acesso a uma região interna do acoplamento, e uma posição fechada, que forma uma vedação em torno do acoplamento do primeiro componente ao segundo componente; um guia para direcionar o movimento da proteção de acoplamen- to, o guia estendendo-se entre o primeiro componente e o segundo componen- te em que a proteção de acoplamento é acoplada de forma móvel ao guia; e um ajustador acoplado à proteção de acoplamento para ajustar uma posição da proteção de acoplamento em relação ao guia.
11. Sistema de proteção, de acordo com a reivindicação 10, em que o ajustador inclui um rolete para facilitar o movimento de deslizamento da proteção de acoplamento ao longo do guia.
12. Sistema de proteção, de acordo com a reivindicação 10, em que a proteção de acoplamento tem um corpo geralmente cilíndrico com as extremidades axiais opostas e uma circunferência externa.
13. Sistema de proteção, de acordo com a reivindicação 12, em que a proteção de acoplamento inclui um par de fendas definidas na circun- ferência externa, cada fenda recebendo de forma deslizante um guia para movimento nesta.
14. Sistema de proteção, de acordo com a reivindicação 13, on- de as fendas são posicionadas aproximadamente a 180° espaçadas em tor- no da circunferência externa.
15. Sistema de proteção, de acordo com a reivindicação 12, e adicionalmente compreendendo um par de superfícies de vedação radial, cada superfície de vedação posicionada em uma das extremidades axiais da proteção de acoplamento.
16. Sistema de proteção, de acordo com a reivindicação 12, e adicionalmente compreendendo um par de superfícies de vedação circunfe- renciais, cada superfície de vedação posicionada em uma das extremidades axiais da proteção de acoplamento.
17. Sistema de proteção de acoplamento contendo pressão para conectar um invólucro de compressor a um invólucro de acionamento em um sistema de compressão industrial, compreendendo: uma proteção de acoplamento móvel entre uma posição aberta, que permite o acesso a uma região interna entre os invólucros, e uma posi- ção fechada, que forma uma vedação em torno da região interna, em que a proteção de acoplamento inclui superfícies de vedação compreendendo pelo menos uma superfície de vedação radial em uma extremidade axial da pro- teção de acoplamento e pelo menos uma superfície de vedação circunferen- ciai em uma extremidade axial do acoplamento; e um guia para direcionar movimento axial da proteção de aco- plamento, o guia compreendendo, uma barra deslizante estendendo-se entre o invólucro de com- pressor e o invólucro de acionamento para alinhar a proteção de acoplamen- to a pelo menos um dos invólucros, e um ajustador para ajustar o posicionamento da proteção de aco- plamento na barra deslizante.
18. Sistema de proteção, de acordo com a reivindicação 17, em que o guia adicionalmente compreende um bloco de travamento para manter a proteção de acoplamento na posição fechada.
19. Sistema de proteção, de acordo com a reivindicação 17, em que o ajustador inclui um rolete para facilitar o movimento deslizante da pro- teção de acoplamento ao longo da barra deslizante.
20. Sistema de proteção, de acordo com a reivindicação 17, em que a proteção de acoplamento inclui uma fenda definida em uma circunfe- rência externa, a fenda recebendo de forma deslizante a barra deslizante para movimento nesta.
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