ITUB20150874A1 - Metodo per l'assemblaggio di componenti su un supporto di turbomacchina - Google Patents

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Leonardo Tognarelli
Fabio Fornaciari
Mario Bigi
Alessandro Pacciani
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Description

TITOLO
?METODO PER L'ASSEMBLAGGIO DI COMPONENTI SU UN SUPPORTO DI TURBOMACCHINA?
DESCRIZIONE
La presente invenzione ? relativa a un metodo per l'assemblaggio di componenti su un supporto di turbomacchina.
Pi? specificamente, la presente invenzione riguarda un metodo per l'assemblaggio meccanico di componenti elettrici, tubazioni, condutture e componenti simili nonch? supporti per turbine a gas e a vapore e/o compressore centrifugo su una piattaforma di carico, senza saldatura. Nel campo degli impianti di turbomacchine, comprendenti una turbina a gas o vapore e un compressore, ? noto prevedere un supporto di base, denominato piattaforma di carico, a cui sono saldamente accoppiati cavi elettrici, tubazioni e condutture nonch? la turbina a gas o a vapore e il compressore.
I componenti elettrici sono un insieme di vassoi per cavi, e relativi supporti, per proteggere cavi elettrici; le tubazioni sono un insieme di canali per l'alimentazione di fluido (tubazioni primarie e pneumatiche); la turbina e il compressore sono supportati per mezzo di supporti meccanici, ossia una staffa di supporto; tutti i supporti di questi componenti devono essere collegati alla piattaforma di carico di supporto, e sono assemblati in situ per mezzo di una saldatura.
Un aspetto cruciale del gruppo componenti per turbina a gas/vapore e compressore negli impianti turbomacchine riguarda l'ossidazione: l'intero gruppo impianti ? esposto a un ambiente aggressivo, specialmente quando gli impianti sono disposti su piattaforme in mare aperto. ? pertanto imperativo che tutti i componenti e le parti assemblate di un impianto di petrolio e gas siano protetti contro la corrosione.
Il supporto ? pertanto verniciato con un rivestimento protettivo speciale e chiuso a tenuta.
Solitamente, le turbomacchine sono assemblate su una piattaforma di carico, e pertanto di seguito nella descrizione sar? considerato l'assemblaggio su una piattaforma di carico, ma il metodo della presente invenzione ? relativo all'assemblaggio di una turbomacchina su un supporto in generale, ad esempio su una trave di supporto.
Il cliente ha la possibilit? di decidere come e in quale punto della piattaforma di carico posizionare i componenti, e pertanto le operazioni di assemblaggio sono eseguite manualmente da un operatore mediante saldatura dei componenti sulla piattaforma di carico direttamente in situ. La saldatura dei supporti dei componenti sulla piattaforma di carico necessita di varie operazioni preparatorie quali la fresatura superficiale dell'area della piastra di base su cui i supporti sono saldati, il prefissaggio della piastra sotto la base, la saldatura finale della piastra sotto la base e, dopo la saldatura, l'ulteriore verniciatura della superficie della piastra di base attorno all'area di saldatura con un rivestimento protettivo e, infine, l'assemblaggio del supporto.
Il processo di saldatura noto sopra illustrato presenta vari inconvenienti. Il primo inconveniente consiste nel fatto che il processo di assemblaggio ? un processo manuale, comprendente una fase di saldatura, che risulta costoso, oneroso in termini di tempo, e difficile da mantenere sotto controllo in termini di qualit? del processo complessivo.
Un ulteriore inconveniente ? rappresentato dal fatto che il processo di saldatura ha un impatto significativo sui tempi di produzione e sui costi di implementazione della piattaforma di carico.
Inoltre, il processo di saldatura impone limiti di progettazione e di fabbricabilit? quali quelli di accessibilit? all'area di saldatura.
Un altro inconveniente del processo di assemblaggio per saldatura ? rappresentato dai costi elevati della fase di verniciatura dell'area di saldatura della superficie della piastra di base.
RIEPILOGO
La presente invenzione ? relativa a un metodo per l'assemblaggio di componenti su un supporto di una turbomacchina.
Pi? in dettaglio, la presente invenzione riguarda un metodo per l'assemblaggio di componenti elettrici, tubazioni, condutture e componenti simili nonch? supporti per turbine a gas e a vapore e compressore centrifugo su una piattaforma di carico, senza saldatura. Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, il metodo per assemblare tali componenti sul supporto di una turbomacchina comprende la fase di assemblare meccanicamente detti componenti per mezzo di un dispositivo di fissaggio.
Vantaggiosamente, detto dispositivo di fissaggio comprende un dado di rivetto.
Secondo la forma di realizzazione preferita, il dispositivo di fissaggio ? progettato in special modo per impedire l'ossidazione delle superfici interne senza verniciatura.
Secondo un primo aspetto dell'invenzione, il metodo per assemblare componenti su un supporto secondo la presente invenzione comprende la fase di assemblare meccanicamente detti componenti su una parte di un supporto per mezzo di un dispositivo di fissaggio e la fase consistente nel fornire uno strato di rivestimento in corrispondenza dell'interfaccia tra il dispositivo di fissaggio e la parte di supporto, in cui detto strato di rivestimento ? preferibilmente uno strato di resina anaerobica o epossidica.
Secondo una forma di realizzazione preferita dell'invenzione, il dispositivo di fissaggio comprende un dado di rivetto previsto, sulla sua superficie esterna, lungo la sua intera lunghezza e sotto la testa del dado di rivetto, un rivestimento di resina, preferibilmente di una resina epossidica, pi? preferibilmente di resina epossidica microincapsulata, o di una resina anaerobica.
Il dado di rivetto pu? in questo caso essere circondato, lungo tutta la sua superficie esterna, preferibilmente a eccezione della superficie inferiore della sua estremit? libera opposta alla testa, ossia lungo la sua intera lunghezza e sotto la testa, da uno strato solido di resina.
In alternativa, il rivestimento in una forma semi-solida o viscosa pu? essere applicato sulla superficie esterna, ossia lungo tutta la sua superficie esterna a eccezione della superficie inferiore della sua estremit? libera opposta alla testa, ossia lungo la sua intera lunghezza e sotto la testa.
Secondo una forma di realizzazione alternativa dell'invenzione, la resina anaerobica o epossidica ? disposta direttamente sulla parte di supporto su cui i componenti devono essere assemblati, preferibilmente direttamente sul perimetro di un foro di fissaggio previsto sulla parte di supporto.
Come risulter? pi? chiaro alla luce della descrizione dettagliata della presente invenzione fornita qui di seguito, il dado di rivetto pu? avere un foro filettato passante o cieco.
Ciascuna di dette forme alternative del dado di rivetto pu? essere dotata di un rivestimento solido, con un rivestimento semi-solido o viscoso previsto direttamente sul dado di rivetto.
In alternativa, con il rivetto avente un foro cieco o un foro passante, la resina anaerobica o epossidica ? disposta direttamente sulla parte di supporto su cui i componenti devono essere assemblati, preferibilmente direttamente sul perimetro di un foro di fissaggio previsto sulla parte della piattaforma di carico.
Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, il dispositivo di fissaggio comprende inoltre un elemento di chiusura a tenuta, preferibilmente un O-ring, pi? preferibilmente una guarnizione circolare realizzata in NBR o FKM.
Ulteriori dettagli e forme di realizzazione specifiche faranno riferimento ai disegni allegati, in cui:
- la figura 1 ? una vista in prospettiva di una piattaforma di carico su cui sono assemblati i componenti;
- la figura 2 ? una vista schematica di una canalina o componente elettrico per cavi elettrici, saldata a detta piattaforma di carico secondo la tecnica anteriore;
- la figura 3 ? una vista schematica di un gruppo tubazioni per linee idrauliche da saldare su detta piattaforma di carico di supporto secondo la tecnica anteriore;
- la figura 4A mostra un dado di rivetto secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione;
- la figura 4B mostra un dado di rivetto secondo una seconda forma di realizzazione della presente invenzione;
- la figura 4C mostra un dado di rivetto secondo la prima forma di realizzazione della figura 4A dotato di un rivestimento solido sulla sua superficie esterna;
- la figura 4D mostra un dado di rivetto secondo la seconda forma di realizzazione della figura 4B dotato di un rivestimento solido sulla sua superficie esterna;
- la figura 5 mostra la sequenza di assemblaggio di un dado di rivetto su un supporto secondo un aspetto della presente invenzione;
- le figure 5A e 5B mostrano una vista ingrandita di un dado di rivetto secondo una forma di realizzazione della presente invenzione dopo la ricalcatura e con una vite di fissaggio inserita in esso rispettivamente; - la figura 6 mostra la sequenza di assemblaggio di un dado di rivetto su un supporto secondo un aspetto alternativo della presente invenzione; - la figura 7 mostra una vista in sezione di un'eventuale configurazione di assemblaggio di un componente elettrico tipo canalina su un supporto secondo la presente invenzione;
- la figura 8 mostra una vista generale di un'eventuale configurazione di assemblaggio di un componente elettrico tipo canalina su un supporto secondo la presente invenzione;
- la figura 9 mostra una vista generale di un'eventuale configurazione di assemblaggio di componenti di tubazioni su un supporto secondo la presente invenzione.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA
La seguente descrizione di una forma di realizzazione esemplificativa fa riferimento ai disegni allegati. La seguente descrizione dettagliata non limita l'invenzione. Piuttosto la portata dell'invenzione ? definita dalle rivendicazioni allegate.
Il riferimento in tutta la descrizione a "una forma di realizzazione" significa che un elemento caratteristico, una struttura o una caratteristica particolare descritto in relazione a una forma di realizzazione ? incluso in almeno una forma di realizzazione dell'oggetto descritto. Perci?, la presenza dell'espressione "in una forma di realizzazione" o "nella forma di realizzazione" in vari punti della descrizione non fa necessariamente riferimento alla stessa forma di realizzazione. Inoltre, gli elementi caratteristici, le strutture o le caratteristiche particolari possono essere combinati in qualsiasi modo adatto in una o pi? forme di realizzazione. Facendo riferimento alla figura 1, viene mostrata una tipica piattaforma di carico 100 per supportare i componenti di impianti di petrolio e gas. Pi? specificamente, la piattaforma di carico 100 ? configurata come una scatola chiusa con una piastra di base inferiore 101a e una piastra di copertura superiore 102. All'interno della scatola della piattaforma di carico, cavi elettrici, tubazioni per linee idrauliche e componenti simili sono solitamente collegati in modo stabile a una parte della piattaforma di carico 101, detta parte di piattaforma di carico 101 potrebbe essere la piastra di base 101a, o alla superficie interna delle pareti verticali laterali 101b. La parte di piattaforma di carico 101 ? rappresentata schematicamente nelle figure da 5 a 9, e la parte di piattaforma di carico pu? essere una qualsiasi parte della piattaforma di carico adatta per supportare i componenti.
La figura 2 mostra un tipico componente elettrico 200 per cavi elettrici, e la figura 3 mostra una tipica disposizione per le tubazioni 300. I componenti elettrici e il gruppo tubazioni sono componenti tipici che sono collegati stabilmente alla piattaforma di carico 100 per mezzo di operazioni di saldatura.
Pi? in dettaglio, staffe di supporto per i componenti elettrici 200, per il gruppo tubazioni 300 e/o per la turbina e il compressore sono saldate su un'area della piastra di base 101 o della superficie interna delle pareti laterali 101a, 101b e i componenti sono successivamente collegati a dette staffe di supporto.
Come gi? menzionato, per saldare le staffe alla piattaforma di carico sono necessarie varie operazioni preparatorie e di ritocco: l'area superficiale su cui le staffe saranno saldate deve essere fresata manualmente, successivamente le staffe devono essere pre-fissate a detta area e successivamente l'operatore procede manualmente con la saldatura finale. Dopo l'operazione di saldatura, ? imperativo verniciare l'area attorno alla saldatura per evitare la corrosione dell'area della piattaforma di carico.
Con il metodo della presente invenzione, la fase di saldatura ? evitata completamente.
Il metodo per l'assemblaggio di componenti su un supporto secondo la presente invenzione comprende la fase di assemblare meccanicamente detti componenti alla piattaforma di carico di supporto 100 per mezzo di un dispositivo di fissaggio 10.
Detto dispositivo di fissaggio 10 comprende almeno un dado di rivetto 11, 12.
Secondo una prima forma di realizzazione, detto dado di rivetto 11 ha un foro filettato passante.
Secondo una seconda forma di realizzazione, detto dado di rivetto 12 ha un foro filettato cieco.
Il dado di rivetto 12 con un foro filettato cieco ? utilizzato ad esempio quando il dispositivo di fissaggio ? fissato a un supporto che comunica con un ambiente aggressivo, ad esempio quando un serbatoio per contenere un liquido e/o vapori aggressivi ? fissato a un supporto, e in generale quando ? imperativo evitare, relativamente al supporto o alla parte di piattaforma di carico a cui il dispositivo di fissaggio 10 ? associato, qualsiasi comunicazione tra gli ambienti interno ed esterno. A prescindere dal fatto che il dado di rivetto abbia un foro filettato passante o un foro filettato cieco, il dispositivo di fissaggio 10 comprende inoltre una vite di fissaggio 20 per unire la parte di piattaforma di carico 101 una volta deformato plasticamente il dado di rivetto per mezzo di un cacciavite 40 utilizzato per tirare verso l'esterno il rivetto.
Quando il dado di rivetto si deforma, si crea un rigonfiamento 11b a contatto con la superficie inferiore 101c di detta parte di piattaforma di carico 101.
Il metodo per l'assemblaggio di componenti su un supporto secondo la presente invenzione comprende inoltre una fase consistente nel realizzare un foro di fissaggio 30 sulla parte di piattaforma di carico 101 per l'inserimento del dispositivo di fissaggio 10.
Pi? in dettaglio, il foro di fissaggio 30 ? realizzato sulla piattaforma di carico, preferibilmente per mezzo di una punta a gradini. Pi? preferibilmente, la punta a gradini ha almeno tre diametri diversi. Vantaggiosamente, il primo diametro ? di 4 mm per realizzare il sottofondo centrale, il secondo diametro ? approssimativamente 1 mm pi? piccolo rispetto all'ultimo gradino, e l'ultimo gradino ? un attrezzo per forare.
Preferibilmente la fase di preparazione del foro comprende l'utilizzo di un trapano a velocit? variabile e durante la fase di perforazione la punta ? mantenuta in posizione verticale rispetto alla superficie della piattaforma di carico utilizzando componenti dedicati. Una volta realizzato il foro di fissaggio 30, le sbavature sono rimosse dal foro, specialmente dal contorno del foro.
Una volta realizzato il foro 30 nella piattaforma di carico, il dado di rivetto pu? essere inserito all'interno del foro 30 e tirato utilizzando un cacciavite 40.
? pertanto definita un'area di interfaccia tra il dado di rivetto e la parte di piattaforma di carico 101.
L'area di interfaccia ? rappresentata principalmente da:
- la superficie di contatto tra la superficie interna del foro di fissaggio 30 e la superficie laterale del dado di rivetto;
- la superficie di contatto tra il rigonfiamento 11b del rivetto e la superficie inferiore 101c della parte di piattaforma di carico 101;
- la superficie di contatto tra il colletto della testa 11a, 11b del dado di rivetto e la superficie superiore 101a della parte di piattaforma di carico 101.
Il dado di rivetto 11, 12 ? realizzato preferibilmente in acciaio inossidabile, pi? preferibilmente in acciaio inossidabile austenitico, per impedire l'ossidazione, specialmente nelle applicazioni in mare aperto. Secondo una forma di realizzazione preferita, il dado di rivetto ? realizzato in acciaio inossidabile AISI 316 L.
Il metodo secondo la presente invenzione comprende inoltre una fase consistente nel fornire uno strato di rivestimento 50 in corrispondenza dell'area di interfaccia tra il dado di rivetto 11, 12 e la parte di piattaforma di carico 101.
Vantaggiosamente, detto strato di rivestimento 50 ? previsto almeno in corrispondenza dell'interfaccia tra la superficie interna del foro 30 e la superficie esterna del dado di rivetto 11, 12.
Secondo un aspetto dell'invenzione, detto rivestimento ? realizzato in resina anaerobica o epossidica. Pi? preferibilmente, detta resina epossidica ? una resina epossidica microincapsulata.
Quando il dado di rivetto ? inserito e deformato plasticamente dal cacciavite, lo strato di rivestimento in corrispondenza dell'interfaccia segue la deformazione del rivetto: durante la deformazione del rivetto il rivestimento ? compresso sul lato inferiore della parte di piattaforma di carico 101. Il rivestimento ? intrappolato tra il dado crimpato e la parte di piattaforma di carico 101 e la presenza della resina chiude perfettamente a tenuta l'interfaccia tra il dado e la parte di piattaforma di carico evitando il rischio di ossidazione.
Secondo una forma di realizzazione preferita, il dispositivo di fissaggio comprende un dado di rivetto 11, 12 previsto sulla sua superficie esterna e lungo tutta la sua lunghezza con un rivestimento 50 realizzato in resina. Pi? preferibilmente detto rivestimento esterno 50 di resina avvolge l'intera superficie esterna del dado di rivetto, in particolare la superficie inferiore della testa 11a, 11b del rivetto. Si fa riferimento alle figure 4C e 4D.
Vantaggiosamente, il rivestimento esterno ? realizzato in resina anaerobica o resina epossidica, pi? preferibilmente in resina epossidica microincapsulata. Durante la deformazione del rivetto, le sfere microincapsulate contenenti la resina epossidica sono spezzate per rilasciare un flusso di resina epossidica che riempie lo spazio vuoto tra il dado crimpato e la parte di piattaforma di carico.
Secondo una forma di realizzazione alternativa della presente invenzione, lo strato di rivestimento 50 ? previsto sulla superficie interna del foro di fissaggio 30 della parte di piattaforma di carico 101.
Si fa riferimento alla figura 6. Una volta inserito il rivetto all'interno del foro di fissaggio 30, esso viene tirato e deformato plasticamente. Dopo questa operazione, la resina ? compressa sul lato inferiore della parte della piattaforma di carico 101, il lato opposto della piattaforma di carico rispetto alla testa nella direzione del dado di rivetto.
Durante la deformazione del dado di rivetto la resina ? intrappolata tra il rivetto crimpato e la parte di piattaforma di carico e questa chiude a tenuta l'area.
Preferibilmente, il dispositivo di fissaggio 10 comprende inoltre un elemento di chiusura a tenuta 60.
Vantaggiosamente, detto elemento di chiusura a tenuta 60 ? un O-ring che ? posizionato sotto il colletto. L'O-ring consente di avere un accoppiamento a tenuta quando il dado di rivetto ? assemblato e l'O-ring ? compresso.
Quando la resina 50 ? posizionata direttamente sulla superficie interna del foro di fissaggio 30, la resina stessa riempie lo spazio tra la superficie inferiore della testa 11a, 12a del rivetto e la parte di piattaforma di carico 101 a cui ? fissato il rivetto.
Facendo riferimento alla figura 5B, una volta fissato il dado di rivetto 11, 12 alla parte di piattaforma di carico 101, la staffa o elemento di supporto 70 che deve essere fissato alla parte di piattaforma di carico pu? essere posizionato e fissato per mezzo della vite di fissaggio 20 che ? avvitata all'interno del dado di rivetto.
Una rondella 80 ? inserita preferibilmente tra la testa della vite di fissaggio 20 e la staffa 70.
Esempi possibili di staffa per i componenti elettrici 200 sono forniti nelle figure 7 e 8. Un esempio possibile di gruppo tubazioni 300 ? fornito nella figura 9.
Il metodo per l'assemblaggio di componenti su una piattaforma di carico secondo la presente invenzione consente di ridurre i tempi di produzione e i costi correlati al processo di saldatura tradizionale, e al contempo impedisce l'ossidazione delle superfici interne senza verniciatura.

Claims (15)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per l'assemblaggio di componenti su un supporto (100) di turbomacchina, comprendente la fase di assemblare meccanicamente detti componenti a una parte (101) di detto supporto (100) per mezzo di un dispositivo di fissaggio (10) e un'ulteriore fase consistente nel fornire uno strato di rivestimento (50) in corrispondenza di un'area di interfaccia tra detto dispositivo di fissaggio (10) e detta parte di supporto (101).
  2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detto dispositivo di fissaggio (10) comprende un dado di rivetto (11, 12).
  3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 2, in cui la fase di assemblare meccanicamente detti componenti su detta parte di piattaforma di carico (101) comprende le seguenti fasi: - realizzare un foro di fissaggio (30) su detta parte di supporto (101); - rimuovere le sbavature del foro di fissaggio (30) sul bordo interno; - inserire detto dado di rivetto (11, 12) in detto foro di fissaggio (30) definendo in questo modo detta area di interfaccia tra il dado di rivetto (11, 12) e la parte di supporto (101); - dotare di uno strato di rivestimento (50) detta area di interfaccia; - deformare plasticamente detto dado di rivetto (11, 12) assemblando perci? saldamente detto dado di rivetto (11, 12) a detta parte di supporto (101).
  4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 3, in cui la fase di dotare di uno strato di rivestimento l'area di interfaccia tra il dado di rivetto (11, 12) e la parte di supporto (101) comprende la fase di fornire uno strato di rivestimento (50) sulla superficie esterna del dado di rivetto (11, 12).
  5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 3, in cui la fase di dotare di uno strato di rivestimento l'area di interfaccia tra il dado di rivetto (11, 12) e la parte di supporto (101) comprende la fase di fornire uno strato di rivestimento (50) sulla superficie interna del foro di fissaggio (30).
  6. 6. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni da 3 a 5, in cui la fase di assemblare meccanicamente detti componenti su detta parte di supporto (101) comprende le fasi seguenti: - accoppiare una staffa di supporto (70) a detto dado di rivetto (11, 12) - inserire una vite di fissaggio (20) all'interno di detto dado di rivetto (11, 12) assemblando perci? saldamente la staffa di supporto (70) alla parte di supporto (101) su cui ? assemblato il dado di rivetto (11, 12).
  7. 7. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, in cui detto strato di rivestimento (50) comprende uno strato di resina epossidica.
  8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui detto rivestimento di resina epossidica ? un rivestimento solido di una resina epossidica microincapsulata che avvolge l'intera superficie esterna di detto dado di rivetto (11, 12) e la superficie inferiore della testa (11a, 12a) di rivetto.
  9. 9. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni da 1 a 6, in cui detta resina ? una resina anaerobica.
  10. 10. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni da 2 a 9, in cui detto dado di rivetto (11, 12) ? realizzato in acciaio inossidabile, preferibilmente un acciaio inossidabile austenitico.
  11. 11. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, in cui detto dispositivo di fissaggio (10) comprende inoltre un elemento di tenuta (60), preferibilmente una guarnizione circolare (60), disposta tra la testa (11a, 12a) di rivetto e la parte di supporto (101).
  12. 12. Metodo secondo la rivendicazione precedente, in cui detto elemento di tenuta (60) ? realizzato in NBR o FKM.
  13. 13. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, in cui detto supporto (100) ? una piattaforma di carico di una turbomacchina.
  14. 14. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, in cui detto dado di rivetto (11) ha un foro filettato passante.
  15. 15. Metodo secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti, in cui detto dado di rivetto (12) ha un foro filettato cieco.
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