BRPI0907217B1

BRPI0907217B1 - cabeça de descarga para aplicações de bombas de pressão elevada

Info

Publication number: BRPI0907217B1
Application number: BRPI0907217A
Authority: BR
Inventors: Ramon Gutierrez Jose; J O'donnell Richard; Edwin Webster Steven; Michael Dach Timothy
Original assignee: Itt Mfg Enterprises Inc
Priority date: 2008-01-14
Filing date: 2009-01-14
Publication date: 2019-10-22
Also published as: CA2714895C; WO2009091801A1; US20090180874A1; AU2009205419A1; MX2010007724A; BRPI0907217A2; RU2010133724A; CN105134663A; CN102007303A; RU2501981C2; PL2245315T3; AU2009205419B2; CA2714895A1; EP2245315A1; US8226352B2; EP2245315B1; EP2245315A4; ES2542881T3

Abstract

cabeça de descarga para aplicações de bombas de pressão elevada uma cabeça de descarga apresenta uma chapa de montagem de motor configurada para montagem em um motor; uma chapa de base configurada para suporte em uma montagem de bomba; uma transição de cotovelo montada na chapa de base configurada para fornecer descarga a partir da montagem de bomba; um tubo de alojamento de vedação acoplado à transição de cotovelo configurada para receber um arranjo de vedação ou vedação mecânica; tubos de suporte dispostos entre a chapa de montagem de motor e a chapa de base; e nervuras dispostas entre os tubos de suporte e o tubo de alojamento de vedação configurado para evitar movimento substancialmente lateral e de torção, incluindo movimento devido à reação de forças hidráulicas em um bocal de bomba e inércia a partir de um acionador. a cabeça de descarga de acordo com a presente invenção torna mais rápido e mais fácil acoplar juntos o eixo de uma bomba e o eixo de motor em tais bombas vtsh quando comparado com as técnicas conhecidas na arte.

Description

CABEÇA DE DESCARGA PARA APLICAÇÕES DE BOMBAS DE PRESSÃO ELEVADA

Referência Remissiva a Pedidos Relacionados

O presente pedido reivindica benefício ao pedido de patente provisional número de série 61/020.902, depositado em 14 de janeiro de 2008, que é pelo presente incorporado a título de referência na íntegra.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

1. Campo da invenção

A presente invenção refere-se a uma cabeça de descarga; e mais particularmente a uma cabeça de descarga para uma bomba vertical de múltiplos estágios em pressão elevada, incluindo bombas de manipulação de sólidos de turbina vertical (VTSH).

2. Breve Descrição da Técnica Relacionada

Bombas VTSH são conhecidas na arte que operam em uma posição vertical e empregam uma montagem de cuba incluindo um impulsor giratório submerso em um corpo de líquido ou fluido para ser bombeado com material fibroso aprisionado e outros sólidos. Bombas VTSH são tipicamente mais eficientes em relação a uma faixa de capacidade ampla do que bombas de manipulação de sólidos convencionais, e podem ser utilizadas com uma ampla variedade de acionamentos acima do solo padrão, desse modo eliminando a necessidade de acionamentos submersíveis.

Como exemplo, as figuras 1 e 2, mostram uma montagem de bomba VTSH conhecida por Bombas Fairbanks Mose, onde a figura 1 mostra um diagrama de uma montagem de bombas de manipulação de sólidos de turbina vertical (VTSH) conhecida genericamente indicada como 10 por Bombas Fairbanks Morse,

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2/19 onde as figuras 2a a 2d mostram um modelo da montagem de bomba VTSH conhecida mostrada na figura 1. Em geral, a bomba VTSH 10 tem uma cabeça 12 acoplada entre uma bomba genericamente indicada como 20 a um motor 30. Em geral, como mostrado, a bomba inclui impulsores de manipulação de sólidos internos com palhetas avançadas bem arredondadas, obtusas e um formato de hidrofólio grosso para assegurar a passagem de sólidos grandes e materiais fibrosos longos; o difusor de descarga tem três palhetas bem arredondadas simetricamente dispostas que servem para equilibrar as forças hidráulicas radiais e eliminar a carga radial do impulsor; o cone de sucção tem quatro palhetas de guia para afilar fluxo que entra no impulsor e a ausência de um mancal traseiro elimina qualquer obstrução para os resíduos que fluem para o impulsor; o comprimento inteiro da coluna é fornecido com uma chapa divisora vertical interna alinhada com as saídas verticais da palheta de cuba; a chapa divisora continua para dentro da conexão de descarga, evitando acúmulo de lixo no tubo de encerrar eixo; uma conexão de descarga subterrânea ou de superfície pode ser fornecida; e o eixo de linha e os mancais são totalmente encerrados; lubrificados separadamente e isolados do líquido bombeado. Em particular, a cabeça 12 tem um tubo de alojamento de vedação 14 acoplado entre uma transição de cotovelo 16 e uma chapa de montagem 18 para assentar o motor 20, e o tubo de alojamento de vedação 14 tem aberturas diametralmente opostas 14a para permitir o acoplamento do eixo 20a da bomba 20 e o eixo 30a do motor utilizando um acoplamento 40. Uma desvantagem desse modelo de bomba VTSH é que o tubo de alojamento de vedação

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3/19 torna difícil acoplar juntos o eixo 20a e a bomba 20 e o eixo 30a do motor 30 utilizando o acoplamento 40.

Outras bombas VTSH são também conhecidas, incluindo patentes norte-americanas números 4.063.849 e 5.496.150, onde a patente '849 revela uma bomba de descarga tendo um cotovelo de descarga com aberturas diametralmente opostas, e onde a patente '150 revela uma bomba VTSH tendo um cotovelo de descarga 30 sem nenhuma abertura diametralmente oposta.

Há necessidade na indústria de um modelo de bomba VTSH que torne mais rápido e mais fácil o acoplamento em conjunto do eixo de uma bomba e o eixo de um motor.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção provê uma cabeça de descarga nova e única apresentando uma chapa de montagem de motor configurada para montagem sobre ou em um motor; uma chapa de base configurada para montagem sobre ou em uma montagem de bomba; uma transição de cotovelo montada na chapa de base configurada para fornecer descarga a partir da montagem de bomba; um tubo de alojamento de vedação acoplado à transição de cotovelo configurado para receber uma vedação mecânica ou arranjo de vedação; tubos de suporte dispostos entre a chapa de montagem de motor e a chapa de base; e nervuras dispostas entre os tubos de suporte, e o tubo de alojamento de vedação, configuradas para evitar movimento substancialmente lateral e de torção, incluindo movimento devido à reação de forças hidráulicas em um bocal de bomba e inércia a partir de um acionador.

A cabeça de descarga, de acordo com a presente invenção torna mais rápido e mais fácil acoplar juntos o

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4/19 eixo de uma bomba e o eixo de um motor em tais bombas VTSH quando comparado com as técnicas conhecidas na arte.

De acordo com algumas modalidades da presente invenção, a cabeça de descarga pode incluir uma ou mais das características, como a seguir:

Os tubos de suporte podem incluir uma configuração com tubos de suporte para sustentar o peso de motor vertical, torque, empuxo descendente de bomba e forças de bocal e momentos. O escopo da invenção não pretende ser limitado ao número de tubos de suporte. Por exemplo, as modalidades são imaginadas no escopo da invenção que incluem um número maior ou menor do que 4 tubos de suporte.

A cabeça de descarga pode ser configurada para fornecer 360 graus de acesso ao acoplamento e alojamento de vedação.

A cabeça de descarga pode ser configurada para fornecer duas vezes as cargas de bocal de acordo com padrão API610, incluindo API610 - 8^a e 10^a Ed., de modo a fornecer rigidez de cabeça de descarga para resistir a momentos e forças API.

A cabeça de descarga pode ser configurada para formar parte de uma bomba vertical de múltiplos estágios em alta pressão.

A cabeça de descarga pode ser configurada para ter um cotovelo em angulo mais curto sem nervuras de soldagem para suportar forças e momentos do que cotovelos convencionais.

A cabeça de descarga pode ser configurada para ter um comprimento de altura mais curto de modo a melhorar a vibração geral da bomba devido a menos distância cantiliver a partir da fundação até o mancal de topo de motor.

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A cabeça de descarga pode ser configurada para ter menos amplitude de vibração geral obtida a partir de um movimento relativo máx. de aproximadamente 0,003” entre o tubo de alojamento de vedação e a chapa de montagem de motor.

A chapa de montagem, a chapa de base, a transição de cotovelo, o tubo de alojamento de vedação, o tubo de suporte e as nervuras adicionais da cabeça de descarga podem ser configurados para ter uma configuração de modelo otimizada, cujas dimensões são geradas por executar uma análise dinâmica e estática estrutural para condições de modelo específicas que define uma configuração específica utilizando modelagem paramétrica da cabeça de descarga.

A cabeça de descarga pode ser configurada para ter um tubo de alojamento de vedação menor do que os tubos de alojamento conhecidos e dimensionada de modo a reduzir a quantidade de perdas hidráulicas, melhor distribuição de pressão hidráulica na transição de cotovelo e facilita a instalação do arranjo de vedação ou vedação mecânica. A cabeça de descarga pode ser configurada para ter uma área de chapa de base menor, de tal modo que o ângulo de suporte de tubo é em torno de 60° versus 60 a 70° do dispositivo do concorrente conhecido utilizado para aplicações de bomba de pressão elevada.

A cabeça de descarga pode ser configurada para ter uma deflexão mínima de suporte de tubo por executar Análise de elemento finito (FEA) durante sua modelagem para avaliar deflexão de tubo otimizando a seção transversal exigida.

As nervuras adicionais podem incluir 4 nervuras adicionais conectadas a partir dos suportes de tubo ao tubo

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6/19 de alojamento de vedação. O escopo da invenção não pretende ser limitado ao número de nervuras adicionais. Por exemplo, modalidades são imaginadas compreendidas no escopo da invenção que incluem um número maior ou menos de 4 nervuras adicionais.

A cabeça de descarga pode ser configurada sem nervuras externas, uma vez que a freqüência natural é controlada por executar Análise de Elemento finito (FEA) durante sua modelagem e variando a espessura de parede da transição de cotovelo e seção transversal de suporte de tubo.

A transição de cotovelo pode ser configurada com uma soldagem de flange de descarga tendo conexão de solda de topo. O escopo da invenção não pretende ser limitado ao tipo ou espécie de conexão de solda. Por exemplo, modalidades são imaginadas compreendidas no escopo da invenção que incluem o uso de outros tipos ou espécies de conexão de solda.

A presente invenção provê uma rigidez de estrutura de suporte de motor aumentada em aproximadamente 2 vezes as cargas de bocal API e pressão de classificação de flange de bocal máxima com um movimento relativo máximo de aproximadamente 0,003 polegadas (0,0762mm) entre o alojamento de vedação e a chapa de suporte de motor. O modelo convencional atual para o mesmo tamanho analisado tem movimento relativo de aproximadamente 0,012 polegadas (0,305mm) utilizando 1 vez as cargas de bocal API.

Além disso, na presente invenção todo componente pode ser construído sob encomenda utilizando Análise de Elemento finito (FEA) com base em um modelo paramétrico otimizado para múltiplos tamanhos de suporte de motor/cabeça de

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7/19 descarga que não existiam anteriormente. Uma pessoa versada na arte apreciaria que as técnicas para Análise de Elemento finito são conhecidas na arte, e o escopo da presente invenção não pretende ser limitado ao uso de nenhum tipo ou espécie específica de Análise de Elemento finito agora conhecido ou posteriormente desenvolvido no futuro.

BREVE DESCRIÇÃO DO MODELO

O modelo inclui as seguintes figuras:

A figura 1 mostra um diagrama de uma montagem de bombas de manipulação de sólidos de turbina vertical (VTSH) conhecida por Bombas Fairbanks Morse.

A figura 2, incluindo as figuras 2a a 2d, mostra um modelo de montagem da montagem de bombas de manipulação de sólidos de turbina vertical (VTSH) conhecida mostrada na figura 1.

A figura 3 é um diagrama de um modelo de cabeça em O de acordo com algumas modalidades da presente invenção.

A figura 4 é um diagrama em seção transversal do modelo de cabeça em O mostrado na figura 3.

A figura 5, incluindo as figuras 5a a 5d, mostra um modelo de montagem do modelo de cabeça em O mostrado nas figuras 3-4 de acordo com algumas modalidades da presente invenção, onde a figura 5c é uma vista em seção transversal de detalhe de montagem mostrado na figura 5b ao longo das linhas B-B, e onde a figura 5d é uma vista em seção transversal de detalhe de vedação mostrado na figura 5c ao longo das linhas C-C.

A figura 6, incluindo as figuras 6a-6d, mostra um gráfico de processo de automação de otimização, onde as figuras 6a-6c mostram as etapas do processo de automação de

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8/19 otimização, e onde a figura 6d mostra uma chave relacionada aos detalhes expostos nas etapas da figura 6a-6c.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

As	figuras 3-5 mostram como	exemplo,	um modelo	de
cabeça em O para uma cabeça de	descarga	genericamente
indicada	como 100 de acordo com	algumas	modalidades	da
presente	invenção.
A cabeça de descarga 100	apresenta	uma chapa	de
montagem	de motor 102 configurada	para mont	ar sobre ou	em

um motor 200 (vide a figura 5); uma chapa de base configurada para montagem sobre ou em uma montagem de bomba genericamente indicada como 300 na figura 5; uma transição de cotovelo 106 montada na chapa de base 104 configurada para fornecer descarga a partir da montagem de bomba 300; um tubo de alojamento de vedação 108 acoplado à transição de cotovelo 106 configurada para receber um arranjo de vedação, ou vedação mecânica, genericamente indicado como 400; tubos de suporte 110 dispostos entre a chapa de montagem de motor 102 e a chapa de base 104; e nervuras 112 dispostos entre os tubos de suporte 110 e o tubo de alojamento de vedação 108 configurado para evitar movimento substancialmente lateral e de torção, incluindo movimento devido à reação de forças hidráulicas em um bocal de bomba e inércia de um acionador.

O modelo de cabeça em O, de acordo com a presente invenção, pode incluir uma ou mais das seguintes características:

Configuração com 4 tubos de suporte 110 para sustentar o peso do motor vertical, torque, empuxo descendente de bomba e forças e momentos de bocal.

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Acesso de 360 graus ao acoplamento e alojamento de vedação: isso é significativo uma vez que ajuda o pessoal de manutenção de campo a facilmente remover os componentes de acoplamento e vedação.

O modelo de cabeça em O geral é para duas vezes as cargas de bocal de acordo com API 610 - 8^a e 10^a Ed.: essa é a alteração mais significativa uma vez que envolve rigidez de carga de descarga para resistir a momentos e forças de API.

O modelo de cabeça em O geral está em conformidade com API 610 - 8a e 10a Ed. para os mercados, químico e de óleo e gás: uma principal consideração de modelo atende as exigências para ASME seção VIII para modelo e seção IX para soldagem e pode ser utilizada para bombas verticais de múltiplos estágios em pressão elevada.

Como mostrado, a transição de cotovelo 106 é formada como um cotovelo com 3 esquadrilhas (mitered) mais curto sem soldagem das nervuras para suportar forças e momentos.

Um comprimento de altura curto: isso melhora a vibração geral da bomba devido a menos distância cantilever a partir da fundação até o mancal do topo do motor.

Uma amplitude de vibração menos genérica: obtida a partir de um movimento relativo, máximo, de aproximadamente 0,003 polegadas (0,076 mm) entre o tubo de alojamento de vedação 108 e a chapa de montagem de motor 102.

Uma configuração de modelo otimizada: todo pedido de trabalho tem uma análise dinâmica e estática estrutural realizada em relação a condições de modelo específicas que define a configuração específica utilizando modelagem paramétrica da cabeça de descarga.

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Um tubo de alojamento de vedação pequeno 108: essa característica reduz a quantidade de perdas hidráulicas, provê melhor distribuição de pressão hidráulica na transição de cotovelo, e facilita a instalação de arranjo de vedação ou vedação mecânica 400 (figura 5).

Uma menor área de chapa de base: o ângulo de suporte de 4 tubos é em torno de 80° vs. 60° a 70° a partir do dispositivo do concorrente conhecido utilizado para aplicações de bomba de pressão elevada.

Uma deflexão mínima de suporte de tubo: Análise de Elemento finito (FEA) é executada em cada pedido de trabalho para avaliar a deflexão de tubo para otimizar a seção transversal exigida. As 4 nervuras adicionais 112 a partir dos suportes de tubo 110 até o tubo de alojamento de vedação 108 são utilizadas para evitar movimento de torção e lateral devido à reação de forças hidráulicas no bocal de bomba e inércia a partir do acionador.

Sem necessidade de nervuras externas: a freqüência natural é controlada por executar FEA em cada pedido de trabalho e variar a espessura de parede do cotovelo e seção transversal de suportes de tubo.

A transição de cotovelo 106 tem um flange de descarga 106 com uma solda de flange de descarga 106b com uma conexão de solda de topo.

As dimensões do modelo de cabeça em O 100 dependerão da aplicação específica, desse modo, o escopo da invenção não pretende ser limitado a nenhum conjunto específico de dimensões. No pedido provisional ao qual esse pedido reivindica benefício, dimensões foram incluídas nas figuras 5a a 5d como exemplo, porém o escopo da presente invenção

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11/19 não pretende ser limitado de modo algum ao mesmo. Com efeito, as dimensões fazem parte de uma configuração de modelo específica para um cliente específico. Em vista disso, entende-se que modalidades da presente invenção são imaginadas tendo dimensões diferentes daquela mostrada nas figuras 5a a 5d do pedido provisional.

Processo de ferramenta de otimização de cabeça de descarga

A figura 6 mostra um gráfico tendo etapas para um processo de otimização de cabeça de descarga nas figuras 6a-6c que pode ser utilizada para projetar a cabeça de descarga mostrada e descrita em relação às figuras 3-5.

Como exemplo, uma descrição de um processo de otimização de cabeça de descarga, que seria reconhecido por uma pessoa versada na técnica, é como a seguir:

O processo de ferramenta de otimização (OT) pode ser feito em quatro etapas principais:

1. fase de eprism

2. configuração de OT

3. Análise & Otimização de OT

4. Geração de modelo de OT

Fase de eprism:

O ponto de partida da ferramenta de otimização e do Eprism, que é uma aplicação baseada em Java conhecida na arte, quando o engenheiro de aplicação completa a seleção de bomba baseada em condições hidráulicas. É importante observar que o escopo da invenção não pretende utilizar somente a aplicação Eprism, uma vez que modalidades são imaginadas utilizando outros tipos ou espécies desses programas de otimização agora conhecidos ou posteriormente

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12/19 desenvolvidos no futuro. Eprim tem um link incorporado através do qual o engenheiro de aplicação aciona a aplicação de ferramenta de otimização por passar arquivo XML de eprism. O arquivo XML Eprism contém dados como tamanho de descarga, pressão de teste hidro, tipo de modelo, BD de motor, muito mais detalhes de dimensões para modelo de cabeça. Essas informações são publicadas no Eprism a partir de um trabalho anterior e modelos padrão utilizando uma regra 80-20. Quando o arquivo XML é gerado, então a aplicação de ferramenta de otimização abrirá através de Internet Explorer. A ferramenta de otimização e Eprism são independentes em operação a partir desse ponto.

Configuração de OT:

O arquivo XML gerado do Eprim será armazenado em um computador local sob C\Documentos e Settings\username\PrismTemple\ePrism_Proe\*.xml. Pode-se clicar no botão “Salvar como na página de configuração. Essa ação origina um modelo de modelo auxiliado por computador (CAD) 3D paramétrico mestre (Pro/E Wildfire2.0) a partir de um diretório mestre para um diretório de usuário (modelo de usuário) no próprio servidor que será adicionalmente mudado conforme exigência utilizando arquivo XML. Após o modelo ser copiado no diretório, a ferramenta atualiza os parâmetros de modelo Pro/E no modelo de usuário conforme os valores de arquivo XML. O modelo CAD paramétrico 3D é construído utilizando as diretrizes de modelo VPO para fabricações como soldas, tamanhos de tubo, espessura, projeção de chapa, etc. Espessuras de tubo são estabelecidas utilizando Sch40 que é um item padrão / em estoque. No caso da cabeça em O, haverá folga de 1/2

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13/19 polegadas (12,7 mm) em qualquer lado do tubo de descarga e tubo de suporte.

A ferramenta exibe os valores obtidos a partir do arquivo xml Eprism para o usuário na forma de uma tabela/suspenso. O usuário tem opção de mudar os parâmetros se exigido na página de configuração. Clica-se no botão “Definir parâmetros” para definir os novos valores no modelo CAD 3D do usuário. Por exemplo, o usuário pode atualizar o modelo BD, classificação de flange, tipo de modelo de cabeça, etc. Se todos os parâmetros forem definidos, então o usuário necessita clicar na “página de análise” da ferramenta.

O projetista pode acessar a ferramenta diretamente no ponto utilizando um ID de login e senha porém necessita tipicamente obter o arquivo XML do Eprism através de um engenheiro de aplicação por transferência de pasta/e-mail.

Análise & Otimização de OT:

A análise e otimização de OT é uma fase importante na ferramenta de otimização e é o coração da ferramenta. Todas as análises são feitas tipicamente utilizando Pro/Mechanica, embora o escopo da invenção não pretenda ser limitado ao mesmo. Essa fase tem cinco subfases

1. Análise estática

2. Otimização estática

3. Análise de freqüência Reed

4. Otimização de freqüência Reed

5. Análise estática (com base em modelo de freqüência reed)

A ferramenta exibe todas as cargas que serão aplicadas no modelo de cabeça. As cargas consideradas na análise são,

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14/19 por exemplo, cargas de Bocal (comercial, API, etc.), pressão de teste hidro, peso do motor, torque do motor, empuxo descendente de bomba, peso de montagem de cuba e coluna, embora o escopo da invenção pretenda incluir outros tipos ou espécie de cargas agora conhecidas ou posteriormente desenvolvidas no futuro. O usuário tem a flexibilidade de atualizar os valores de carga na página de rede. A análise é feita utilizando dois modelos diferentes - Concha & Sólido. Todos os engenheiros de aplicação terão acesso à análise de modelo concha e o projetista terá acesso ao rodar a análise utilizando modelos concha, ou sólidos. Em geral, os modelos concha demoram menos tempo do que o modelo sólido. A análise do modelo sólido é tipicamente mais precisa quando comparada com concha, porém

o modelo concha é sintonizado	precisamente	de tal modo	que
desvio de resultados entre	concha	e só	lido podem	ser
minimizados.
1. Análise estática:
A ferramenta aplica as	cargas	acima	mencionadas	no

modelo e executa a análise estática linear. A ferramenta examina as seguintes saídas do modelo a partir da análise conforme diretrizes de análise estrutural VPO.

. as deflexões verticais de todas as placas devem ser tipicamente menores do que, por exemplo, aproximadamente 0,005 polegada/pé (12,7mm/30,5cm).

. deflexão relativa (perpendicular ao eixo geométrico de bomba) entre a chapa central onde a vedação mecânica suporta e a chapa superior deve ser tipicamente menor do que, por exemplo, aproximadamente 0,004 polegada (0,10mm).

. tensão máxima de cisalhamento em interseções de tubo

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15/19 deve estar tipicamente abaixo de tensão permissível com base em padrões API ou comerciais.

. tensão de parafuso deve estar tipicamente abaixo de tensão permissível com base em padrões API ou comerciais.

Um sumário de resultado da análise é exibido na página de rede para exame e impressão. Se quaisquer das saídas falharem em atender as diretrizes de análise, então a ferramenta exibe uma mensagem “Modelo necessita ser otimizado”. Isso faz com que o usuário vá para uma subfase de otimização estática. Se a análise for passada, então se recomenda ao usuário executar análise de freqüência reed.

2. Análise de otimização estática:

A ferramenta tem lógica predefinida para chegar ao modelo otimizado para diferentes cenários. Como exemplo, o que se segue é discutido para o modelo de Cabeça em O,

a) se qualquer chapa falhar nos critérios de deflexão vertical, então a ferramenta aumentará automaticamente a espessura da chapa existente em, por exemplo, aproximadamente 1/8 polegadas (3,17 mm) de incremento e executa análise estática novamente até que a deflexão de chapa atenda os critérios.

b) se a tensão máx. de cisalhamento estiver excedendo o limite, então a espessura do tubo de bocal é aumentada para a próxima espessura de tubo utilizando gráfico de tubo padrão.

c) se a deflexão relativa falhar, então a espessura de tubo de chaminé será aumentada como a etapa b. Em alguns casos, o tubo existente pode falhar utilizando uma espessura máxima também, então a ferramenta fará upgrade do tubo de chaminé para o seguinte tamanho de tubo padrão

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16/19 disponível com espessura de tubo SCH40. Além disso, a relação de modelo é construída de modo que a chaminé não exceda o diâmetro de tubo de descarga. Quatro nervuras foram fornecidas entre o tubo de suporte e centro para melhor estabilidade (menos deflexão - perpendicular ao eixo geométrico de bomba).

Como o modelo é paramétrico, a alteração em diâmetro de tubo de chaminé mudará o diâmetro externo de chapa central também automaticamente retendo o ID de chapa exigido para alojamento de vedação.

d) se tensão de parafuso falhar, então a ferramenta atualizará o diâmetro de parafuso e rodará novamente a análise. Após certo tamanho, a ferramenta redefine o tamanho de parafuso para o tamanho original e tenta aumentar o número de parafusos. Sempre que o tamanho do parafuso for aumentado, a ferramenta checa em relação à disponibilidade de material na chapa. Se exigido atualiza o diâmetro de chapa ou diâmetro de círculo de parafuso.

e) se múltiplos critérios falharem, então a ferramenta atuará nas regras de otimização acima em uma única operação sempre que possível para reduzir o tempo de solução.

f) a ferramenta roda N número de iterações com base em complexidade e proximidade de resultados de modelo inicial para a zona segura. Após terminar as iterações, então a ferramenta chega ao modelo otimizado com os resultados atualizados para exame & impressão.

g) em qualquer caso para as condições de carga dadas, a ferramenta não foi capaz de encontrar uma solução ótima, então dará um aviso para o usuário recomendando CONSULTAR A FÁBRICA.

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3. Análise de referência Reed:

A ferramenta tem provisões para entrar as informações de referência reed de motor que são fornecidas pelo fornecedor de motor. A ferramenta considera a freqüência reed de motor ao determinar a freqüência reed do sistema (cabeça & motor). A diretriz de análise seguida é, por exemplo, aproximadamente +/- 25% para longe da velocidade operacional. Após executar a análise de freqüência reed, os resultados são impressos com uma margem de segurança para exame e impressão. No caso da freqüência do sistema estar compreendida em +/- 25%, então a ferramenta recomenda que o usuário vá para “Análise de otimização de freqüência Reed”.

Se a freqüência reed estiver ótima, então será permitido ao usuário ir para a fase final - Geração de modelo de OT.

4. Análise de otimização de freqüência Reed:

No caso da cabeça em O, a freqüência reed será alterada drasticamente mudando a espessura e tamanho de tubo de suporte. O modelo paramétrico cuida do diâmetro de chapa inferior com base no diâmetro de tubo de suporte e abertura de reservatório. O tubo de suporte deve ter sempre um suporte rígido para sua parte inferior de modo que os suportes de tubo sejam localizados na chapa inferior com base em diâmetros de abertura de reservatório.

Após o modelo ser otimizado para condições de freqüência reed, então a ferramenta executará rodada final de análise estática.

5. Análise estática (Modelo de etapa 4):

Antes da geração do modelo, a ferramenta roda novamente uma análise estática se houver uma alteração no

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18/19 modelo com base na análise de freqüência reed (etapa 3 & 4). Essa etapa assegura o modelo otimizado final submetido tanto a análise de freqüência reed como estática. Se algo falhar, então o processo será repetido com esse modelo a partir da etapa 1, ou então o usuário será permitido ir para a fase final - Geração de modelo de OT.

Geração de modelo de OT:

A ferramenta gera o modelo de fabricação para a cabeça de descarga baseado no modelo otimizado em formato de PDF com opções de Abrir/Salvar para o computador dos usuários.

Para engenheiros de aplicação, o modelo lista o material para componentes baseados em arquivo XML ou entradas de configuração. Também no modelo, a mensagem MODELO PARA COTAÇÃO SOMENTE” é exibida para se certificar de que não é liberado para fabricação.

Para engenheiros de modelo, uma lista de material não será mostrada porque os detalhes de material serão mostrados em BM. O modelo para cotação somente não será exibido.

A descrição acima mencionada e o gráfico mostrado na figura 6 são fornecidos somente como exemplo. O escopo da invenção pretende incluir outros tipos ou espécies de processos de otimização conhecidos agora ou posteriormente desenvolvidos no futuro, que podem ser utilizados para projetar a cabeça de descarga mostrada e descrita em relação às figuras 3-5, bem como outros tipos e espécies de cabeças de descarga para outros tipos e espécies de aplicações, tudo compreendido no espírito da presente invenção, como seria reconhecido por uma pessoa versada na

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19/19 arte .

O escopo da invenção

Deve ser entendido que, a menos que mencionado de outro modo aqui, quaisquer das características, aspectos, alternativas ou modificações descritas em relação a uma modalidade específica da presente invenção podem ser também aplicadas, utilizadas, ou incorporadas com qualquer outra modalidade descrita aqui. Além disso, os modelos da presente invenção não são traçados em escala.

Embora a invenção tenha sido descrita e ilustrada com relação a modalidades exemplares da mesma, o acima e várias outras adições e omissões podem ser feitas na mesma e à mesma sem se afastar do espírito e escopo da presente invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Cabeça de descarga para aplicações de bomba de pressão elevada, caracterizada por compreender:

uma chapa de montagem de motor configurada para montar sobre ou em um motor;

uma chapa de base configurada para montar sobre ou em uma montagem de bomba;

uma transição de cotovelo montada na chapa de base e configurada entre a chapa de base e a chapa de montagem de motor para fornecer descarga a partir da montagem de bomba;

um tubo de alojamento de vedação configurado para se estender parcialmente a partir da transição de cotovelo em direção à chapa de montagem de motor, para receber um arranjo de vedação ou vedação mecânica e para fornecer acesso de 360 graus ao arranjo de vedação ou vedação mecânica;

quatro tubos de suporte configurados para acoplar a chapa de montagem de motor e a chapa de base;

quatro nervuras configurados para acoplar os quatro tubos de suporte e o tubo de alojamento de vedação para evitar movimento substancialmente lateral e de torção, incluindo movimento devido à reação de forças hidráulicas em um bocal de bomba e inércia a partir de um acionador;

a cabeça de descarga sendo configurada para ter uma área de chapa de base, configurada de tal modo que a cabeça de descarga tenha um ângulo de suporte de tubo que é em torno de 80° versus 60 a 70° a partir de um dispositivo conhecido utilizado para aplicações de bomba de pressão elevada; e a cabeça de descarga sendo configurada adicionalmente

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2/4 para ter uma amplitude de vibração geral obtida a partir de um movimento máximo relativo de aproximadamente 0,076 mm (0,0003 polegadas) entre o tubo de alojamento de vedação e a chapa de montagem de motor de modo a substancialmente aumentar a rigidez de estrutura de suporte de motor e razão de pressão máxima do flange de bocal.

2. Cabeça de descarga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os quatro tubos de suporte são configurados para sustentar o peso do motor vertical, torque, empuxo descendente de bomba e momentos e forças de bocal.
3. Cabeça de descarga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a cabeça de descarga é configurada para formar parte de uma bomba vertical de multiestágios em pressão elevada.
4. Cabeça de descarga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a cabeça de descarga é configurada para ter um cotovelo com 3 esquadrilhas em angulo sem nervuras de soldagem para suportar forças e momentos.
5. Cabeça de descarga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a cabeça de descarga é configurada para ter um comprimento de altura mais curto de modo a melhorar a vibração de bomba geral devido a menos distância cantilever a partir da fundação até o mancal de topo de motor.
6. Cabeça de descarga, de acordo com a reivindicação

1, caracterizada pelo fato de que cada componente, incluindo a chapa de montagem, chapa de base, transição de cotovelo, tubo de alojamento de vedação, tubo de suporte e

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3/4 nervuras adicionais, da cabeça de descarga é configurado para ter uma configuração de modelo otimizada, cujas dimensões são geradas ao executar uma análise dinâmica e estática estrutural para condições de modelo específicas que define uma configuração específica utilizando modelagem paramétrico da cabeça de descarga.
7. Cabeça de descarga, de acordo com a reivindicação

1, caracterizada pelo fato de que a cabeça de des carga é configurada para ter um tubo de alojamento de vedação dimensionado de modo a reduzir a quantidade de perdas hidráulicas, fornecer melhor distribuição de pressão

hidráulica na transição de cotovelo e facilita a instalação do arranjo de vedação ou vedação mecânica.
8. Cabeça de descarga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a cabeça de descarga é configurada para ter uma deflexão mínima de suporte de tubo ao executar uma Análise de elemento finito (FEA) durante sua modelagem para avaliar deflexão de tubo otimizando a seção transversal exigida.
9. Cabeça de descarga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as nervuras incluem 4 nervuras adicionais, cada uma conectada a partir de um suporte dos respectivos quatro suportes de tubo ao tubo de alojamento de vedação.
10. Cabeça de descarga, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a cabeça de descarga é configurada sem nervuras externas, com base pelo menos parcialmente na frequência natural da cabeça de descarga ser controlada ao executar uma Análise de Elemento finito (FEA) durante sua modelagem e variar a espessura da parede

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4/4 da seção transversal da transição de cotovelo e suportes de tubo.
11. Cabeça de descarga, de acordo com a reivindicação

1, caracterizada pelo fato de que a transição de cotovelo é

5 configurada com um flange de descarga tendo uma solda de flange de descarga com uma conexão de solda de topo.