ES3067969T3

ES3067969T3 - Casing for a turbomachine

Info

Publication number: ES3067969T3
Application number: ES16732998T
Authority: ES
Inventors: Manuele Bigi; Simone Marchetti; Luciano Mei; Odd Marius Rosvold; Marco Ma Anselmi
Original assignee: Nuovo Pignone Technologie SRL
Current assignee: Nuovo Pignone Technologie SRL
Priority date: 2015-06-18
Filing date: 2016-06-15
Publication date: 2026-05-26
Anticipated expiration: 2036-06-15
Also published as: US10697469B2; AU2016278867A1; EP3311031B1; EP3311031A1; WO2016202870A1; US20180187696A1; AU2016278867B2

Abstract

Una carcasa (1) para un compresor submarino comprende un cuerpo principal (2) que tiene un eje central (A); una pluralidad de bridas de interconexión (4) unidas al cuerpo principal (2); donde el cuerpo principal (2) comprende una capa interior (5) hecha de material resistente a la corrosión; una capa exterior (6) aplicada sobre la capa interior (5) y hecha de un material compuesto; donde la capa exterior (6) se extiende a lo largo de toda la longitud de dicho cuerpo principal (2). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Carcasa para una turbomáquina

[0003] El objeto de la presente descripción se refiere a una carcasa para un compresor submarino. Específicamente, dicha turbomáquina puede ser un compresor o un motocompresor para aplicaciones submarinas. Estas turbomáquinas se emplean comúnmente en el sector de la industria del petróleo y el gas. En la siguiente descripción se describirá un motocompresor submarino.

[0004] El documento CN 201636064 U describe un cuerpo de bomba de una bomba resistente a la corrosión. El documento WO 2013/153020 A1 describe la prevención de la corrosión en una carcasa.

[0005] En el estado actual de la técnica, una carcasa para un motocompresor submarino comprende un cuerpo principal sustancialmente cilíndrico que tiene un eje central. Una pluralidad de bridas de interconexión está unida al cuerpo principal. Dichas bridas permiten la conexión de equipos externos al motocompresor, así como la inserción y la extracción del fluido procesado por el propio motocompresor o para otras conexiones.

[0006] Actualmente, la carcasa está hecha completamente de metal.

[0007] Resumen

[0008] La presente invención se define en las reivindicaciones adjuntas.

[0009] El principal inconveniente de la carcasa del motocompresor según el estado de la técnica es su gran peso. A su vez, esto proporciona una capacidad de manipulación limitada, ya que se necesita un recipiente de alta carga (250 toneladas) para manejar el submódulo del compresor o el módulo del compresor en caso de mantenimiento programado o no programado. Para las aplicaciones en alta mar, esto provoca una menor confiabilidad debido a un mayor tiempo de intervención. Además, las carcasas pesadas de los motocompresores suelen traducirse en mayores costes de manipulación.

[0010] Por lo tanto, una primera realización de la invención se refiere a una carcasa para un motocompresor submarino. Dicha carcasa comprende un cuerpo principal que tiene un eje central. Una pluralidad de bridas de interconexión está unida al cuerpo principal.

[0011] El cuerpo principal comprende una capa interior hecha de material resistente a la corrosión y/o a la erosión. El cuerpo principal también comprende una capa exterior aplicada sobre la capa interior y hecha de un material compuesto. La capa exterior se extiende a lo largo de toda la longitud del cuerpo principal o, según una realización que no pertenece a la invención reivindicada, una parte de este.

[0012] Según una primera realización de la invención, el material resistente a la corrosión es un material homogéneo, que es intrínsecamente resistente a la corrosión y/o erosión. Según una realización adicional de la invención, el material resistente a la corrosión, es decir, la capa interior, está definido por una capa de material metálico base y por una capa o revestimiento resistente a la corrosión.

[0013] Ventajosamente, con este modo de construcción se reduce el peso de la carcasa. Por lo tanto, las operaciones implicadas en la manipulación y el mantenimiento del motocompresor pueden simplificarse en gran medida, lo que reduce el tiempo de inactividad total de la máquina y el coste asociado.

[0014] Una segunda realización de la invención es un método para fabricar una carcasa de un compresor submarino como se define en la reivindicación 12.

[0015] Otros detalles y realizaciones específicas se ilustrarán en los dibujos adjuntos, en las cuales:

[0016] − la figura 1 es una vista en perspectiva de una carcasa para un motocompresor submarino según una realización de la invención;

[0017] − la figura 2a es una vista esquemática en sección de un detalle del revestimiento de la figura 1 según una primera realización; y

[0018] − la figura 2b es una vista esquemática en sección de un detalle de la carcasa de la figura 1 según una segunda realización.

[0019] Descripción detallada

[0020] La siguiente descripción de realizaciones ilustrativas se refiere a los dibujos que se acompañan. Los mismos números de referencia en diferentes dibujos identifican elementos idénticos o similares. La siguiente descripción detallada no limita la invención. En lugar de ello, el alcance de la invención queda definido por las reivindicaciones adjuntas. En la memoria descriptiva, las referencias a “una realización” significan que una característica, estructura o característica particular descrita en relación con una realización está incluida en al menos una realización del objeto descrito. Por lo tanto, el uso de la expresión “en una realización” en varias partes de la memoria descriptiva no se refiere necesariamente a la misma realización.

[0021] En referencia a los dibujos adjuntos, el número 1 indica una carcasa para un motocompresor submarino según una realización de la presente invención.

[0022] La carcasa 1 comprende un cuerpo principal 2. El cuerpo principal tiene un eje central “A”. De hecho, el cuerpo principal 2 es sustancialmente simétrico axialmente con respecto al eje central “A”. Preferiblemente, el cuerpo principal 2 tiene una forma cilíndrica sustancialmente hueca. De hecho, el cuerpo principal 2 tiene una cavidad central 3 que tiene la función de alojar el compresor y/o su motor (no se muestra en los dibujos).

[0023] Una pluralidad de bridas 4 de interconexión están unidas al cuerpo principal 2. De hecho, estas bridas se proporcionan para que el motocompresor pueda conectarse a servicios externos. Por ejemplo, dos de las bridas 4 de interconexión son para el fluido de proceso, tres son para el motor (no se muestran en los dibujos) y dos para los cojinetes (tampoco se muestran). Otros tipos de bridas 4 pueden ser una o más de las siguientes: brida de proceso, brida de conexión AMB, brida de penetradores de alta tensión, brida de instrumentación, brida de refrigeración/purga/drenaje.

[0024] Téngase en cuenta que una configuración diferente del motocompresor puede resultar en una disposición diferente de las bridas 4 de interconexión en el cuerpo principal 2.

[0025] En detalle, como se muestra, por ejemplo, en las figuras 2a y 2b, el cuerpo principal 2 está definido por una estructura de doble capa, comprendiendo una capa interior 5 y una capa exterior 6. En otras palabras, la capa interior 5 define la cavidad central 3 y, por lo tanto, desempeña la función de “revestimiento” para el motocompresor. De hecho, según la realización preferida de la invención, la capa interior 5 no desempeña ninguna función estructural apreciable. En otra realización, la capa interior 5 soporta también una parte de las cargas estructurales según su espesor y sus características mecánicas.

[0026] Con detalles adicionales, la capa interior 5 está hecha de un material resistente a la corrosión. Dicho material puede ser una aleación a base de níquel, por ejemplo, Inconel 625, o cualquier otra aleación que tenga características de resistencia adecuadas para el fluido procesado. Con más detalle, la capa interior 5 tiene un espesor comprendido entre 5 mm y 150 mm. Además, al emplear una técnica de producción como la pulvimetalurgia, el espesor mínimo puede reducirse aún más por debajo de los 5 mm, al menos en algunos lugares. Preferiblemente, el espesor de la capa interior es igual a 15 mm. Según las realizaciones preferidas de la invención, el espesor de la capa interior 5 es sustancialmente constante.

[0027] Según una realización adicional de la invención, el material resistente a la corrosión, es decir, la capa interior 5, está definido por una capa base 9 de material metálico y por una capa 10 resistente a la corrosión, que puede aplicarse sobre el material metálico base a través de una capa de soldadura o cualquier otro método adecuado. Según la presente descripción, la capa 10 resistente a la corrosión también puede ser un revestimiento, que puede aplicarse a través de pulverización de plasma, HVOF, pulverización con arco, pulverización con llama, metalización, etc.

[0028] La capa exterior 6 se aplica sobre la capa interior 5 y está hecha de un material ligero capaz de soportar las cargas estructurales que actúan sobre la carcasa 1. La capa exterior 6 está hecha de un material compuesto. Además, la capa exterior 6 tiene un espesor comprendido entre 20 mm y 100 mm. Preferiblemente, el espesor de la capa exterior 6 es igual a 35 mm. El material compuesto empleado para la capa exterior 6 es PEEK reforzado con fibras 11 de carbono continuas.

[0029] Como se muestra en las figuras, la capa exterior 6 se extiende sustancialmente a lo largo de toda la longitud del cuerpo principal 2. Específicamente, según la presente descripción, la longitud del cuerpo principal 2 se mide en una dirección paralela a su eje central “A”. Además, la capa exterior 6 se extiende a lo largo de una pluralidad de bridas 4 de interconexión. De manera similar, la capa interior 5 se extiende a lo largo de una pluralidad de bridas 4 de interconexión.

[0030] Preferiblemente, tanto la capa exterior 6 como la capa interior 5 se extienden a lo largo de todas las bridas 4 de interconexión.

[0031] Según una primera realización de la invención, el material de la capa exterior 6 está configurado para ser sustancialmente isótropo al menos en el cuerpo principal 2. Según una segunda realización de la invención, el material compuesto de la capa exterior 6 es anisotrópico, preferiblemente ortótropo, al menos en el cuerpo principal 2. De hecho, en este caso, el cuerpo principal 2 comprenderá múltiples capas, cada una con sus fibras 11 orientadas en la dirección de la tensión local.

[0032] El cuerpo principal 2 también comprende dos extremos rebordeados 7, opuestos entre sí. Como se muestra en las figuras 2a y 2b, la capa interior 5 y la capa exterior 6 también definen los extremos rebordeados 7. Dichos extremos rebordeados permiten unir la carcasa 1 a otros equipos, como es habitual en el campo técnico. Debe observarse que cada extremo rebordeado 7 está provisto de una pluralidad de orificios 8 de conexión. Preferiblemente, estos orificios 8 de conexión son paralelos al eje central “A” del cuerpo principal 2 y están perforados en la capa exterior 6.

[0033] Según una realización adicional de la invención, el compresor submarino comprende una carcasa 1 que está conectada a un motor independiente (no mostrado). En este caso, el cuerpo principal 2 tiene una abertura (no mostrada) configurada para recibir un eje para conectar el compresor, colocado dentro del cuerpo principal 2, a un motor que está colocado fuera del cuerpo principal 2. Preferiblemente, la abertura es circular y está centrada en el eje central “A” del cuerpo principal 2.

[0034] Según la segunda realización de la presente invención, la carcasa 1 de un compresor submarino se fabrica proporcionando una capa interior 5 hecha de material resistente a la corrosión y/o la erosión y aplicando sobre la capa interior 5 una capa exterior 6 hecha de un material compuesto para crear el cuerpo principal 2 de la carcasa 1. El cuerpo principal 2 de la carcasa 1 tiene un eje central A y una pluralidad de bridas 4 de interconexión unidas al cuerpo principal 2.

[0035] La capa exterior 6 se realiza enrollando las fibras 11 de carbono continuas del material compuesto alrededor de la superficie exterior de la capa interior 5.

[0036] Las fibras 11 también están impregnadas en una resina PEEK.

[0037] Las fibras 11 están dispuestas de tal modo que, si la capa interior 5 se expande, por ejemplo, debido a una presión de inflado aplicada dentro de la carcasa 1, las fibras 11 funcionan bajo tracción.

[0038] De este modo, las fibras 11 están dispuestas sobre la capa interior 5 para maximizar las propiedades mecánicas del material compuesto.

[0039] Las fibras 11 pueden disponerse en varias capas. Las fibras 11 de cada capa pueden disponerse de tal modo que se optimicen la tensión y la deformación de la capa interior 5 a lo largo de una dirección específica. Por ejemplo, pueden disponerse en círculo para optimizar la deformación radial de la capa interior 5.

[0040] La capa exterior 6 se extiende a lo largo de toda la longitud de dicho cuerpo principal 2.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un compresor submarino comprendiendo una carcasa (1), comprendiendo un cuerpo principal (2) que tiene un eje central (A); una pluralidad de bridas (4) de interconexión unidas a dicho cuerpo principal (2); en donde dicho cuerpo principal (2) comprende una capa interior (5) hecha de material resistente a la corrosión;caracterizado poruna capa exterior (6) hecha de un material compuesto aplicado sobre la capa interior (5); en donde la capa exterior (6) se extiende a lo largo de toda la longitud de dicho cuerpo principal (2), en donde la capa exterior (6) es un material compuesto de resina PEEK reforzado con fibras (11) de carbono continuas enrolladas alrededor de la superficie exterior de la capa interior (5), siendo capaz la capa exterior (6) de soportar las cargas estructurales que actúan sobre la carcasa (1).

2. El compresor submarino según la reivindicación 1, en donde dicha capa interior (5) se extiende a lo largo de la pluralidad de dichas bridas (4) de interconexión.

3. El compresor submarino según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde dicha capa exterior (6) se extiende a lo largo de la pluralidad de dichas bridas (4) de interconexión.

4. El compresor submarino según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho cuerpo principal comprende dos extremos rebordeados (7) opuestos entre sí, definiendo también dicha capa interior (5) y dicha capa exterior (6) dichos extremos rebordeados (7).

5. El compresor submarino según la reivindicación anterior, en donde cada extremo rebordeado (7) está provisto de una pluralidad de orificios (8) de conexión.

6. El compresor submarino según la reivindicación anterior, en donde dichos orificios (8) de conexión se convierten en dicha capa exterior (6).

7. El compresor submarino según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha capa interior (5) tiene un espesor comprendido entre 5 mm y 150 mm, preferiblemente igual a 15 mm.

8. El compresor submarino según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha capa exterior (6) tiene un espesor comprendido entre 20 mm y 100 mm, preferiblemente igual a 35 mm.

9. El compresor submarino según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho material de la capa exterior (6) es sustancialmente isótropo al menos en el cuerpo principal (2).

10. El compresor submarino según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde dicho material de la capa exterior es anisotrópico, preferiblemente ortótropo, al menos en el cuerpo principal (2).

11. El compresor submarino según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha capa interior (5) está definida por una capa base (9) de material metálico y por una capa (10) resistente a la corrosión aplicada sobre dicha capa base.

12. Un método para fabricar una carcasa (1) de un compresor submarino comprendiendo un cuerpo principal (2) que tiene un eje central (A) y una pluralidad de bridas (4) de interconexión unidas al cuerpo principal (2), realizándose el cuerpo principal (2) a través de las etapas de:

- proporcionar una capa interior (5) hecha de material resistente a la corrosión y/o a la erosión;

-caracterizado poraplicar sobre la capa interior (5) una capa exterior (6) hecha de un material compuesto de resina PEEK reforzado con fibras (11) de carbono continuas capaz de soportar las cargas estructurales que actúan sobre la carcasa;

el método comprende además las siguientes etapas:

- enrollar dichas fibras (11) de carbono continuas sobre la capa interior (5); y

- impregnar dichas fibras (11) de carbono continuas en dicha resina PEEK.