UNIDAD DE COMPRESOR.

- Unidad de compresor (1), especialmente para funcionamiento submarino,

que comprende un compresor (3), con un rotor de compresor (9), que presenta una o varias fases de compresor (11), y que comprende, además, un motor eléctrico (2) con 5 un estator (16) y con un rotor de motor (15) y que comprende una carcasa (4) hermética al gas, que está provista con una entrada (6) y una salida (7), en la que el rotor del motor (15) presenta dos cojinetes radiales (21, 22) dispuestos, respectivamente, en el lado extremo, un primer cojinete radial (21) y un segundo cojinete radial (22), en la que el rotor del compresor presenta dos cojinetes radiales 10 (23, 24) dispuestos, respectivamente, en el lado extremo, un tercer cojinete radial (23) y un cuarto cojinete radial (24) y en la que un acoplamiento (39) está dispuesto entre los dos rotores (15, 9), que transmite pares de torsión, caracterizada porque el rotor del compresor (9) y el rotor del motor (15) conectados por medio del acoplamiento (39) forman un rotor común que se extienden en dirección vertical, de 15 manera que el compresor está diseñado de tal forma que en virtud de las presiones diferenciales que resultan en las diferentes fases, se obtiene en el régimen nominal un empuje, que corresponde esencialmente a la fuerza de peso del rotor y la orientación del empuje se selecciona de tal forma que éste se compensa con la fuerza de peso

La invención se refiere a una unidad de compresor, especialmente para funcionamiento submarino, que comprende un compresor, con un rotor de compresor, que presenta una o varias fases de compresor, y que comprende, además, un motor eléctrico con un estator y con un rotor de motor y que comprende una carcasa hermética al gas, que está provista con una entrada y una salida, en la que el rotor del motor presenta dos cojinetes radiales dispuestos, respectivamente, en el lado extremo, un primer cojinete radial y un segundo cojinete radial, en la que el rotor del compresor presenta dos cojinetes radiales dispuestos, respectivamente, en el lado extremo, un tercer cojinete radial y un cuarto cojinete radial y en la que un acoplamiento está dispuesto entre los dos rotores, que transmite pares de torsión. [0002] Los desarrollos más recientes en el campo de la construcción de compresores se enfocan también a la disposición submarina de compresores grandes, que deben servir para el transporte de gases naturales. En virtud de las condiciones especiales de funcionamiento, en particular debido a la accesibilidad muy limitada tanto para fines de mantenimiento como también por medio de conductos de suministro, el mundo técnico se encuentra ante grandes desafíos. Las disposiciones pertinentes sobre el medio ambiente prohíben cualquier intercambio de sustancia entre los equipos a instalar y el agua marina circundante. A ello hay que añadir que el agua marina es un medio agresivo y hay que hacer frente a condiciones extremas de presión y de temperatura en las diferentes profundidades del mar. Otro requerimiento consiste en que los equipos deben presentar, por una parte, un tiempo de actividad extraordinariamente alto y, por otra parte, deben estar configurados casi libres de mantenimiento. Adicionalmente es un agravante la contaminación considerable del medio a transportar, parcialmente agresivo químicamente. [0003] Una unidad de compresor del tipo mencionado al principio se conoce ya a partir de la solicitud de patente internacional WO 02/099286 A1. Con el objetivo de la simplificación sin compromiso para la reducción del gasto de mantenimiento y al mismo tiempo un periodo de actividad alto, se propone allí configurar el rotor del compresor en una sola pieza con el rotor del motor y alojarlos, respectivamente, en el extremo solamente por medio de dos cojinetes radiales. Adicionalmente, está previsto un alojamiento axial separado. Sin embargo, a medida que se incrementa el tamaño de la construcción, se muestra que el rotor del motor muy dominante dinámicamente en virtud de su peso propio alto puede ocasionar fuertes oscilaciones, especialmente en virtud del desequilibrio térmico a diferentes temperaturas de funcionamiento y números de revoluciones correspondientes, lo que reduce el tiempo de actividad o bien acorta en una medida inaceptable los intervalos de mantenimiento. [0004] Además, se conoce a partir de la solicitud de patente europea EP 1 074 746 B1 equipar un turbo compresor con tres cojinetes radiales, de manera que el rotor del motor está en conexión con el rotor del compresor por medio de un acoplamiento. El rotor del motor muy dominante dinámicamente está alojado en este caso por medio de dos de los tres cojinetes radiales y el rotor del compresor está alojado en el extremo del rotor general resultante con un solo cojinete radial. También aquí se muestra a partir de un orden de magnitud determinado que las vibraciones pueden llegar a ser relativamente grandes. [0005] Se conocen a partir de los documentos US 2002/0037772 A1, DE 37 29 486 C1m, que se considera como el estado más próximo de la técnica, a partir del documento US 2004/0179961 A1 y a partir del documento WO 2004/094833 A1, respectivamente, compresores con motor eléctrico conectado directamente, que está rodeado por una carcasa común, en los que los rotores del motor eléctrico y del compresor están alojados radial y axialmente de diferentes maneras. Por ejemplo, a partir d estos documentos se conoce una disposición con cuatro cojinetes y con un acoplamiento elástico entre el árbol del compresor y el árbol del motor eléctrico. [0006] Partiendo de los problemas e inconvenientes del estado de la técnica, la invención se ha planteado el cometido de crear una unidad de compresor mejorada del tipo mencionado al principio, que presenta un tiempo de actividad largo con un gasto de mantenimiento solamente reducido y especialmente se caracteriza por un volumen sólo reducido de oscilaciones. [0007] Para la solución del cometido, la invención propone una unidad de compresor de acuerdo con la reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes contienen, respectivamente, desarrollos ventajosos de la invención. [0008] La ventaja especial de la invención reside en el dominio máximo eficiente de las vibraciones del rotor, en particular aquéllas que son provocadas por el desequilibrio térmico. El alojamiento bilateral del rotor del motor conduce en primer lugar a una amortiguación eficiente del rotor del motor muy dominante en virtud de su peso propio. Las vibraciones que se producen a pesar de todo no pueden excitar el rotor del compresor, en virtud de su alojamiento igualmente bilateral, hasta vibraciones inaceptables, puesto que también éste experimenta una buena amortiguación en los dos puntos de apoyo. De esta manera, se puede dominar dinámicamente también un tamaño de construcción grande incluso a altos números de revoluciones. [0009] Otras ventajas proporciona la disposición del acoplamiento entre los dos rotores, que no sólo se refieren al montaje. En la configuración propuesta, especialmente el rotor del compresor se puede fabricar de tipo de construcción discrecional, por ejemplo de una pieza o con fases individuales aplicadas sobre un árbol, que pueden estar divididas, dado el caso, en la dirección circunferencial o pueden estar configuradas en una sola pieza. No se plantean problemas de unión en virtud del rotor de compresor separado y alojado en los extremos. En particular, el rotor del compresor se puede llevar también siempre para fines de mantenimiento separado de los cojinetes radiales para etapas de mecanización individuales, por ejemplo se puede realizar sin problemas una sobre-rotación separada del árbol o un equilibrado. El aspecto de montaje tiene una importancia especial, puesto que en este campo de aplicación especial se emplean con preferencia cojinetes radiales encapsulados, que giran alrededor de 360º y están realizados no divididos. Por lo tanto, el rotor no puede presentar a ambos lados del punto de apoyo diámetros mayores que el diámetro interior del cojinete radial. La configuración encapsulada y, por lo tanto, periférica de una sola pieza de los cojinetes radiales es especialmente ventajosa porque éstos se pueden exponer, por lo tanto, a medios agresivos sin daño y no son necesarios suministros adicionales de vapor de bloqueo o medias de obturación similares. En particular, una junta de obturación de vapor de bloqueo habitual en otro caso no es ninguna posibilidad económicamente ventajosa en las condiciones especiales de funcionamiento, especialmente debido a la mala accesibilidad y a la deficiente disponibilidad que resulta de ello de gas de bloqueo limpio. [0010] Además, la disposición y la configuración del acoplamiento ofrecen potencial constructivo adicional, para influir dinámicamente en los dos rotores en el sentido de acuerdo con la invención. La configuración del acoplamiento como acoplamiento elástico, que solamente transmite pares de torsión, permite un desacoplamiento del rotor del compresor con respecto a las vibraciones de flexión del rotor del motor. En este caso, una opción especialmente conveniente es la utilización de un árbol esbelto apto para torsión y flexible en virtud de su esbeltez, es decir, esencialmente poco resistente a la flexión, como acoplamiento entre los dos rotores. Un árbol de este tipo (designado en inglés también como Quill-Shaft) es una variante esencialmente libre de mantenimiento y de construcción especialmente sencilla de un acoplamiento elástico. Pero, además, tiene también la ventaja de que puede transmitir fuerzas axiales y de esta manera solamente se requiere un alojamiento axial para los dos rotores. [0011] Se ha revelado que es especialmente conveniente una disposición vertical de la unidad de compresor, a saber, una disposición vertical del rotor del motor y del rotor del compresor, de manera que un eje de giro común se extiende en dirección vertical. El compresor está diseñado en este caso de manera conveniente de tal forma que en virtud de las presiones diferenciales que resultan en las diferentes fases, se obtiene en el régimen nominal un empuje, que corresponde esencialmente a la fuerza de peso del rotor y la orientación del empuje se selecciona de tal forma que éste se compensa...

1. Unidad de compresor (1), especialmente para funcionamiento submarino, que comprende un compresor (3), con un rotor de compresor (9), que presenta una o varias fases de compresor (11), y que comprende, además, un motor eléctrico (2) con un estator (16) y con un rotor de motor (15) y que comprende una carcasa (4) hermética al gas, que está provista con una entrada (6) y una salida (7), en la que el rotor del motor (15) presenta dos cojinetes radiales (21, 22) dispuestos, respectivamente, en el lado extremo, un primer cojinete radial (21) y un segundo cojinete radial (22), en la que el rotor del compresor presenta dos cojinetes radiales

10 (23, 24) dispuestos, respectivamente, en el lado extremo, un tercer cojinete radial

(23) y un cuarto cojinete radial (24) y en la que un acoplamiento (39) está dispuesto entre los dos rotores (15, 9), que transmite pares de torsión, caracterizada porque el rotor del compresor (9) y el rotor del motor (15) conectados por medio del acoplamiento (39) forman un rotor común que se extienden en dirección vertical, de

15 manera que el compresor está diseñado de tal forma que en virtud de las presiones diferenciales que resultan en las diferentes fases, se obtiene en el régimen nominal un empuje, que corresponde esencialmente a la fuerza de peso del rotor y la orientación del empuje se selecciona de tal forma que éste se compensa con la fuerza de peso. 2. Unidad de compresor (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada

20 porque el acoplamiento (39) está configurado como acoplamiento elástico. 3. Unidad de compresor (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los cojinetes radiales están configurados como cojinetes electromagnéticos.

4. Unidad de compresor (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 25 anteriores, caracterizada porque al menos un cojinete axial está previsto en uno de los rotores (15, 9).

5. Unidad de compresor (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el acoplamiento está configurado como árbol esbelto y apto para torsión entre los dos rotores (15, 9).

30 6. Unidad de compresor (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque está previsto exactamente un cojinete axial. 7. Unidad de compresor (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque en la disposición vertical, el rotor del motor (15) está dispuesto sobre el rotor del compresor (9).

35 8. Unidad de compresor (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones

anteriores, caracterizada porque el cojinete axial (25) está dispuesto en la zona superior del rotor del motor (15). 9. Unidad de compresor (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el rotor del motor (15) está configurado en tipo de 5 construcción de capas apiladas.

10. Unidad de compresor (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el rotor del motor está configurado en tipo de construcción continua y con elementos conductores (50) insertados en escotaduras, que se extienden en la dirección longitudinal.

10 11. Unidad de compresor (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el cojinete radial y el cojinete axial están configurados encapsulados. Sigue una página de dibujos.