Conjunto de estanqueidad hermético y dispositivo eléctrico que lo incluye.
Un sistema (10) que comprende:
un motor (20) que comprende
un rotor (30);
un estator (40); y
un conjunto de estanqueidad (100) que comprende
al menos una unión (120), y
un separador cerámico monolítico (110) dispuesto en un espacio (50) entre el rotor (30) y el estator (40);
en el que el conjunto de estanqueidad (100) aísla herméticamente el rotor (30) y el estator (40) que se caracteriza porque
el separador (110) comprende una primera superficie (116) próxima al estator (40) y una segunda superficie(118) próxima al rotor (30), y en el que el sistema (10) comprende, además, un sistema de compensaciónde presión (70) dispuesto para controlar la diferencia entre la presión que actúa sobre la primera superficie(116) y la presión que actúa sobre la segunda superficie (118).
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10166694.
Solicitante: GENERAL ELECTRIC COMPANY.
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 1 RIVER ROAD SCHENECTADY, NY 12345 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.
Inventor/es: JOHNSON,CURTIS ALAN, PETERSON II,MYLES STANDISH, VANDAM,JEREMY DANIEL, YOSENICK,TIMOTHY JAMES, WEEBER,KONRAD ROMAN, YAGIELSKI,JOHN RUSSELL, HASZ,WAYNE CHARLES, MORRA,MARTIN MATTHEW.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- H02K5/128 ELECTRICIDAD. › H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA. › H02K MAQUINAS DINAMOELECTRICAS (relés dinamoeléctricos H01H 53/00; transformación de una potencia de entrada en DC o AC en una potencia de salida de choque H02M 9/00). › H02K 5/00 Carcasas o envolturas; Recintos; Soportes. › que utilizan unos manguitos de entrehierro o un disco de película de aire.
PDF original: ES-2396308_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Conjunto de estanqueidad hermético y dispositivo eléctrico que lo incluye Antecedentes La presente invención se refiere en general a un dispositivo eléctrico con rotor y estator y se refiere, en particular, a un dispositivo eléctrico que incluye un conjunto de estanqueidad que protege al estator contra los entornos corrosivos.
Los dispositivos eléctricos Industriales, tales como los motores, a menudo incluyen una porción estacionaria, o estator, y una porción rotativa, o rotor. Típicamente, el rotor y el estator están configurados para producir campos magnéticos opuestos, generando de esta manera un movimiento de rotación en el rotor que se utiliza para realizar un trabajo mecánico. En la industria del petróleo y gas, los conjuntos de rotor y estator pueden operar en un gas de proceso, que también puede servir como agente de enfriamiento. El gas de proceso típicamente es gas natural a presiones de aproximadamente 10 bar a aproximadamente 200 bar. Desafortunadamente, el gas natural puede tener un alto grado de contaminantes. Estos contaminantes pueden incluir agentes corrosivos tales como sulfuro de hidrógeno (H2S) , agua, CO2, aceite y otros. En condiciones particularmente agresivas, la combinación de agua y H2S conduce a gases más corrosivos, tales como el que es denominado gas sulfuroso húmedo o, con concentraciones más altas, gas ácido. La presencia de un entorno de gas de proceso que contenga los contaminantes anteriores plantea un riesgo importante para los componentes vulnerables del conjunto de estator.
Típicamente, un espacio separa el conjunto de estator del conjunto de rotor. Con el fin de maximizar la intensidad de campo magnético entre el estator y el rotor, este espacio se hace lo más pequeño posible sin dejar de cumplir los requisitos de holgura mecánica entre el eje del rotor y el estator. Los estatores actuales son encapsulados o no encapsulados. En el caso de estatores encapsulados, el encapsulado del estator protege los componentes del estator contra el entorno de proceso del conjunto de rotor. Un sistema de acuerdo con la técnica anterior se conoce por el documento norteamericano US-A-3 347 168.
Los encapsuladores de estatores generalmente necesitan soportar grandes diferenciales de presión, grandes gradientes de temperatura, y vibraciones mecánicas durante el funcionamiento. En entornos adversos de funcionamiento, las secciones del encapsulador situadas en el espacio entre el estator y el eje del rotor deben minimizar la fuga de gases de proceso corrosivos, deben resistir la corrosión en el entorno adverso del gas de proceso, se deben poder unir fácilmente a otras secciones del encapsulador, y deben minimizar las pérdidas por corrientes parásitas de Foucault para reducir las pérdidas eléctricas generales en la máquina.
Por lo tanto, hay una necesidad de proporcionar un material compatible, de baja pérdida y procesos para montar el mismo para la encapsulación del estator.
Breve descripción Una realización de la presente invención es un sistema con un motor de acuerdo con la reivindicación 1.
Dibujos Estas características, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor cuando se lea la siguiente descripción detallada con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que los caracteres similares representan las partes similares en todos los dibujos, en los que:
La figura 1 es una representación diagramática en sección transversal de un sistema con un motor eléctrico con un conjunto de rotor y estator, de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 2 es una representación diagramática en sección transversal de las diferentes posiciones relativas del estator con respecto al rotor.
La figura 3 es una representación esquemática de un separador cerámico monolítico con las regiones extremas en una realización de la presente invención.
La figura 4 es una representación diagramática de las diferentes uniones de brida metálica con respecto al separador cerámico monolítico en diversas realizaciones de la presente invención.
La figura 5 es una representación esquemática en sección transversal de una unión por soldadura fuerte entre la brida metálica y el separador cerámico monolítico en una realización de la presente invención.
La figura 6 es una representación esquemática en sección transversal de una unión por soldadura fuerte entre la brida metálica y el separador cerámico monolítico en una realización de la presente invención.
La figura 7 es una representación esquemática de la metalización del separador cerámico monolítico en una realización de la presente invención.
Descripción detallada Las realizaciones de la presente invención incluyen conjuntos de estanqueidad herméticos protectores para un estator contra los gases de proceso del rotor en un motor de un sistema, y materiales, estructuras y procedimientos asociados para fabricar el conjunto de estanqueidad hermético.
En la siguiente memoria descriptiva y en las reivindicaciones que siguen, las formas singulares "un", "una" y "el", “la” incluyen referentes plurales a no ser que el contexto indique claramente lo contrario.
Varias realizaciones de la presente invención describen el uso de un conjunto de estanqueidad dentro de un motor eléctrico. El conjunto de estanqueidad comprende un separador cerámico monolítico dispuesto en un espacio entre el rotor y el estator, y al menos una unión tal que el conjunto de estanqueidad aísle herméticamente el rotor y el estator. Cada unión del conjunto de estanqueidad, ya sea utilizada para unir los componentes del conjunto de estanqueidad unos con los otros o sea utilizada para unir el conjunto de estanqueidad al resto del motor, es una unión por enlace químico. Tal como se utiliza en la presente memoria descriptiva, una "unión por enlace químico" es una unión que aplica enlace químico o metálica (tal como una unión hecha por soldadura fuerte de dos componentes juntos, o uniendo los componentes por la fusión y solidificación de un vidrio en la unión) y está esencialmente libre de uniones mecánicas. "Libre de uniones mecánicas" significa esencialmente que cada unión del conjunto de estanqueidad está libre de componentes de estanqueidad mecánicos, tales como anillos tóricos o juntas. Por lo tanto las uniones por enlace químico del conjunto de estanqueidad no utilizan ningún anillo tórico o juntas poliméricos o metálicos utilizados comúnmente en aplicaciones de vacío ultra -alto.
Como se utiliza en la presente memoria descriptiva y en todo el resto de la misma, el término "hermético" significa la capacidad de limitar una fuga de gas helio a un caudal inferior a 1x10-8 cm3 std /s. Limitar el caudal de fuga a este número bajo durante la larga vida de los conjuntos de estanqueidad no está bien explotado actualmente en la técnica. Además, muchas de las aplicaciones actuales que emplean los conjuntos de estanqueidad utilizan anillos tóricos para la estanqueidad. Los anillos tóricos actualmente conocidos comprenden típicamente materiales, tales como materiales orgánicos, que se sabe que se degradan en entornos adversos que pueden incluir altas temperaturas y presiones, y / o la presencia de gases corrosivos. Ya sea debido a la degradación, o por las propiedades inherentes de los materiales, los anillos tóricos o las juntas metálicas tienden a ser permeables a ciertos gases y especies en un período de tiempo. Por ejemplo, muchos materiales orgánicos se pueden degradar y se vuelven quebradizos con el uso a largo plazo en estos entornos y por lo tanto pueden conducir a fugas de gas a través de la junta. La presente invención supera esta deficiencia al no utilizar ningún tipo de anillos tóricos o juntas de cualquier material orgánico o metálico para la estanqueidad.
Por la selección de materiales y de diseño, el separador cerámico monolítico también está fabricado para tener un mínimo de pérdidas por corrientes parásitas de Foucault y eléctricas, y por lo tanto no afecta negativamente el rendimiento del motor de una manera sustancial. Además, la inercia química de los materiales cerámicos utilizados protege el estator de los entornos químicos adversos, tales como el H2S al que está expuesto el rotor. La posibilidad de usar una sección de encapsulador cerámico con partes unidas también permite la aplicación de las realizaciones descritas en la presente memoria a motores eléctricos mayores. Por lo tanto, las realizaciones de la presente invención permiten el uso de una barrera no magnética dentro de una máquina eléctrica grande, en el que la barrera no contribuye a que se produzcan pérdidas eléctricas substanciales.
Haciendo referencia a continuación... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un sistema (10) que comprende:
un motor (20) que comprende un rotor (30) ;
un estator (40) ; y
un conjunto de estanqueidad (100) que comprende al menos una unión (120) , y
un separador cerámico monolítico (110) dispuesto en un espacio (50) entre el rotor (30) y el estator (40) ;
en el que el conjunto de estanqueidad (100) aísla herméticamente el rotor (30) y el estator (40) que se ca10 racteriza porque el separador (110) comprende una primera superficie (116) próxima al estator (40) y una segunda superficie (118) próxima al rotor (30) , y en el que el sistema (10) comprende, además, un sistema de compensación de presión (70) dispuesto para controlar la diferencia entre la presión que actúa sobre la primera superficie (116) y la presión que actúa sobre la segunda superficie (118) .
3. El sistema (10) de la reivindicación 1 o 2, en el que el separador cerámico monolítico (110) comprende una pluralidad de secciones cerámicas (112, 114) unidas por al menos una unión de sección (120) , en el que la unión de sección (120) es una unión por enlace químico.
5. El sistema (10) de cualquier reivindicación precedente, en el que el conjunto de estanqueidad (100) comprende, además, una región extrema (130) , y en el que la región extrema (130) está unida al separador cerámico monolítico (110) por una brida adaptadora (140) .
(110) están unidos en una unión de brida, y en el que el sistema (10) comprende, además, un recubrimiento dispuesto sobre la unión de brida.
7. El sistema (10) de la reivindicación 1, en el que el conjunto de estanqueidad hermético (100) comprende también regiones extremas (130) , y el separador cerámico monolítico (110) está unido herméticamente a las regio
nes extremas (130) por una brida adaptadora (140) por medio de una unión a tope (164) , y en el que la brida adaptadora (140) tiene una forma cilíndrica y comprende una sección interior de aleación (625) y una sección exterior de molibdeno.
8. El sistema (10) de la reivindicación 1, en el que el separador cerámico monolítico (110) comprende una plurali
dad de secciones cerámicas (112, 114) unidas por al menos una unión de sección (120) , en el que cada una de 35 las uniones de sección (120) es una unión por adhesión química.
9. El sistema (10) de la reivindicación 1, en el que el conjunto de estanqueidad hermético (100) comprende también regiones extremas (130) , y el separador cerámico monolítico (110) está herméticamente unido a las regiones extremas (130) por una brida adaptadora (140) , y en el que la brida adaptadora (140) está unida al separador cerámico monolítico (110) y a las regiones extremas (130) por medio de uniones por enlace químico.
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