BR0117284B1 - conexão de extremidade para terminar uma extremidade de uma mangueira. - Google Patents

Description

"CONEXÃO DE EXTREMIDADE PARA TERMINAR UMA EXTREMIDADE DE UMAMANGUEIRA"

Dividido do Pl 0111629-0, depositado em 12 de junho de 2001.

Esta invenção refere-se a uma mangueira, e mais especificamente se refere a umamangueira tendo resistência axial aperfeiçoada. A invenção se refere especialmente a umamangueira que pode ser usada em condições criogênicas. A invenção também se refere auma conexão de extremidade para uma mangueira, e a um método de fazer uma mangueira.

Aplicações típicas para mangueira envolvem o bombeamento de fluidos a partir deum reservatório de fluido sob pressão. Exemplos incluem fornecimento de óleo de aqueci-mento doméstico ou LPG para uma caldeira; transporte de líquidos e/ou gases de campo depetróleo produzidos a partir de uma plataforma de produção flutuante ou fixa para o porãode carga de um navio, ou a partir de um porão de carga de navio para uma unidade de ar-mazenamento baseada em terra; distribuição de combustível para carros de corrida, especi-almente durante reabastecimento na fórmula 1; e transporte de fluidos corrosivos, tais comoácido sulfúrico.

É bem conhecida a utilização de mangueira para o transporte de fluidos, tais comogases liqüefeitos, em baixa temperatura. Tal mangueira é comumente usada para transpor-tar gases liqüefeitos tais como gás natural liqüefeito (LNG) e gás propano liqüefeito (LPG).

Para que a mangueira seja suficientemente flexível, qualquer extensão determinadadeve ser construída, pelo menos parcialmente, de materiais flexíveis, isto é, materiais não-rígidos.

A estrutura de tal mangueira geralmente compreende um corpo tubular de materialflexível disposto entre arames de retenção helicoidalmente enrolados, internos e externos. Éconvencional que os dois arames sejam enrolados no mesmo passo, mas tenham os enro-lamentos deslocados em metade de uma largura de passo em relação mútua. O corpo tubu-lar compreende, tipicamente, camadas interna e externa com uma camada de vedação in-termediária. As camadas interna e externa proporcionam à estrutura a resistência para con-duzir o fluido na mesma. Convencionalmente, as camadas interna e externa do corpo tubu-lar compreendem camadas de tecido formadas de um poliéster tal como tereftalato de polie-tileno. A camada de vedação intermediária proporciona uma vedação para impedir que ofluido penetre na mangueira, e é, tipicamente, uma película polimérica.

Os arames de retenção são aplicados, tipicamente, sob tensão em torno das super-fícies interna e externa do corpo tubular. Os arames de retenção atuam principalmente parapreservar a geometria do corpo tubular. Além disso, o arame externo também pode atuarpara limitar deformação de arco excessiva da mangueira sob alta pressão. Os arames inter-no e externo também podem atuar para resistir a achatamento da mangueira.Uma mangueira desse tipo geral é descrita na publicação de patente européia n°0076540A1. A mangueira descrita nessa especificação inclui uma camada intermediária depolipropileno biaxialmente orientada, que é considerada como aperfeiçoando a capacidadeda mangueira em resistir à fadiga causada por flexões repetidas.

Uma outra mangueira é descrita na GB-2223817A. A mangueira descrita nessa pu-blicação é uma mangueira composta compreendendo um núcleo metálico helicoidal interno,uma pluralidade de camadas de fibras de matéria plástica e películas enroladas no núcleo,pelo menos uma camada de tecido de vidro, e pelo menos uma camada de folha de alumí-nio, dispostas adjacentes umas às outras e enroladas no material plástico, e uma carcaçametálica helicoidal externa. Diz-se que essa mangueira é adequada para transportar óleos ecombustíveis inflamáveis.

Uma outra mangueira é descrita na GB-1034956A. A mangueira descrita nesse pe-dido é uma mangueira ou conduto elétrico, isto é, a mesma se destina a conduzir fios elétri-cos mais propriamente do que ao transporte de fluidos. Como resultado disso, as considera-ções envolvidas no modelo dessa mangueira são completamente diferentes das considera-ções envolvidas na mangueira descrita na EP-0076540A1 e GB-2223817A. A mangueiradescrita na GB-1034956A compreende:

(I)um arame helicoidalmente enrolado internamente disposto;

(II)uma mangueira de neoprene extrusada circundando o arame interno;

(III)uma capa de metal trançada circundando a mangueira de neoprene;

(IV)uma corda de náilon aplicada helicoidalmente à capa;

(V)uma lona enrolada em torno da corda de náilon e da capa; e

(VI)um arame externo helicoidalmente enrolado disposto em torno do envoltório de lona.

A capa de metal trançada é feita para seguir as convoluções do arame interno me-diante enrolamento temporário de um arame adicional em torno da capa durante fabricaçãoda mangueira.

Muitas aplicações de mangueira exigem que a mangueira seja sustentada ao longode seu comprimento. Isso se aplica especialmente ao transporte de líquidos e/ou gases pro-duzidos, mencionados acima. Sem suporte adicional, a mangueira convencional é freqüen-temente incapaz de sustentar seu próprio peso, ou o peso do fluido contido na mesma.

Descobrimos agora uma forma de aperfeiçoar as capacidades de transporte decarga da mangueira, especialmente o tipo de mangueira descrito na EP-0076540A1, de mo-do que a mesma pode ser usada para conduzir fluidos quer seja sem a necessidade dequalquer suporte, ou com uma exigência muito reduzida de suporte. A mangueira é adequa-da para aplicações criogênicas bem como para aplicações não-criogênicas.

Descobrimos também uma forma de aperfeiçoar a camada de vedação na man-gueira do tipo descrito acima.

Na mangueira do tipo descrito na EP0076540A1 é importante que os arames sejammantidos na posição correta. Em geral os arames helicoidais, interno e externo, são deslo-cados longitudinalmente em relação um ao outro por uma distância igual a aproximadamen-te metade de um comprimento de passo. Descobriu-se que esse arranjo proporciona a me-lhor integridade estrutural. Contudo, um dos problemas com esse tipo de mangueira é queflexões repetidas podem fazer com que os enrolamentos do arame sejam deslocados parafora do alinhamento adequado.

A presente invenção também se refere ao aperfeiçoamento em uma porção externado tipo de mangueira descrito acima, isto é, a porção do exterior da mangueira do corpotubular.

O tipo de mangueira descrito na EP0076540A1 é formado normalmente pela se-guinte técnica: um arame interno é enrolado em torno de um mandril tubular para formar umenrolamento interno; uma camada de reforço interna é enrolada em torno do mandril tubulare do enrolamento interno; uma camada de vedação é enrolada em torno da camada de re-forço interna; uma camada de reforço externa é enrolada em torno da camada de vedação;um arame externo é enrolado em torno da camada de reforço externa para formar um enro-lamento externo; as extremidades da mangueira são presas mediante dobradura; e a man-gueira é removida do mandril.

A presente invenção também se refere a um aperfeiçoamento na terminação dasextremidades da mangueira.

Em termos gerais, proporcionamos um meio de reforço axial para mangueira, demodo que a mangueira possa resistir a uma tensão axial maior do que anteriormente foipossível, sem prejudicar as outras propriedades da mangueira.

De acordo com um primeiro aspecto da invenção é provida uma mangueira com-preendendo um corpo tubular de material flexível disposto entre os elementos de agarra-mento interno e externo, em que a mangueira compreende ainda um meio de reforço axialadaptado para reduzir a deformação do corpo tubular quando o corpo tubular é submetido àtensão axial, e o meio de reforço axial é adaptado adicionalmente para exercer uma forçaradialmente no sentido para dentro em pelo menos parte do corpo tubular quando o meio dereforço axial é submetido à tensão axial.

Em uma modalidade particularmente preferida o esforço de falha do corpo tubular eo meio de reforço axial estão compreendidos na faixa de 1 a 10%. Mais preferivelmente oesforço de falha é superior a 5% em temperaturas ambientes e criogênicas.

Através desse arranjo, o meio de reforço axial aperfeiçoa a capacidade da man-gueira em lidar com tensões axiais, e ao mesmo tempo pode contribuir para a integridadeestrutural da mangueira durante tensão axial mediante a ação de exercer pressão contrapelo menos parte do corpo tubular. Além disso, os materiais do corpo tubular e do meio dereforço axial são vantajosamente compatíveis de modo que os mesmos, individualmente,têm desempenho de forma similar quando em operação, de modo que nenhum componenteindividual é submetido a tensões e esforços excessivos. Isto significa que os materiais docorpo tubular e do meio de reforço axial respondem ao esforço de uma maneira similar. Umesforço de curvatura (para um componente cilíndrico) de pelo menos 3% é geralmente ne-cessário para o tipo de aplicações de mangueira considerado principalmente pela presenteinvenção. Embora deslizamento entre camadas e o endireitamento dos componentes heli-coidalmente orientados considerarão algum desse deslizamento, ainda haverá um esforçoresultante da ordem de 1% atuando sobre os componentes estruturais da parede da man-gueira. Isso se compara a uma carga limite, típica, de 0,2% para metais.

É particularmente preferido que o meio de reforço axial seja feito de um materialnão-metálico, especialmente um material plástico - materiais adequados são discutidos emdetalhe abaixo. Isso porque é improvável que os materiais metálicos tenham as característi-cas de esforço desejadas.

É preferido que o corpo tubular e o meio de reforço axial compreendam o mesmomaterial, mais preferivelmente polietileno, de peso molecular ultra-elevado (UHMWPE), co-mo descrito em detalhe adicional abaixo.

O corpo tubular compreende preferivelmente pelo menos uma camada de reforço epelo menos uma camada de vedação. Mais preferivelmente, há pelo menos duas camadasde reforço com a camada de vedação encaixada entre as mesmas.

Preferivelmente, uma camada de reforço adicional é provida entre o elemento deagarramento externo e o meio de reforço axial.

A resistência final da camada(s) de reforço está preferivelmente entre 100 e 700 kNpara uma mangueira de 200 mm de diâmetro. É preferível que o esforço de dobradura defalha da camada(s) de reforço esteja na faixa de 2% a 15%. Convenientemente, a cama-da(s) de reforço adicional é do mesmo material que o meio de reforço axial, mais preferivel-mente UHMWPE.

Preferivelmente o meio de reforço axial compreende uma capa geralmente tubularformada de uma folha de material provida em um formato tubular, de tal modo que a capapossa manter a integridade de seu formato tubular quando submetida à tensão axial. Amangueira pode ser provida com duas ou mais capas tubulares para aperfeiçoar adicional-mente o desempenho da mangueira sob tensão axial.

Em uma modalidade particularmente vantajosa o meio de reforço axial é provido naforma de uma trança geralmente tubular. Nessa especificação o termo "trança" se refere aum material que é formado de duas ou mais fibras ou filamentos que foram entrelaçadospara formar uma estrutura alongada. É uma característica da trança que a mesma possa sealongar quando submetida a uma tensão axial. É uma característica adicional da trança ofato de que, quando provido em uma forma tubular, o seu diâmetro se reduzirá quando atrança for submetida à tensão axial. Desse modo, mediante provisão de uma trança tubularem torno do corpo tubular, ou dentro da estrutura do corpo tubular, a trança exercerá umaforça radialmente no sentido para dentro sobre pelo menos parte do corpo tubular quandosubmetida à tensão axial.

É preferido que a capa tubular inteira seja provida na forma da trança. Contudo, épossível que uma ou mais partes do comprimento da capa tubular sejam providas na formada trança.

Também é preferido que a trança se estenda por toda a extensão em torno da cir-cunferência da capa tubular. Contudo, é possível que apenas parte da circunferência dacapa tubular seja provida na forma da trança.

A trança pode ser provida em uma forma biaxial (isto é, na qual a trança é formadade apenas duas fibras, ou filamentos entrelaçados), ou em uma forma triaxial (isto é, na qualhá também fibras ou filamentos longitudinalmente estendidos, para maior resistência axial).

Embora seja preferido proporcionar o meio de reforço axial na forma de uma trança,o mesmo pode ser provido em outras formas que satisfaçam às exigências funcionais espe-cificadas acima. Desse modo, o meio de reforço axial pode ser provido como um arranjoadequado de cordas ou cabos helicoidalmente enrolados em torno do corpo tubular.

Os materiais de construção da mangueira devem ser selecionados para permitirque a mangueira opere no ambiente ao qual se destina. Dessa forma, há a necessidade dea mangueira poder ser capaz de transportar fluidos pressurizados através da mesma semvazamento do fluido através das paredes da mangueira. Também há a necessidade damangueira resistir a flexões repetidas, e resistir aos esforços axiais causados pela combina-ção do peso do fluido e da mangueira. Além disso, se a mangueira se destinar a uso notransporte de fluidos criogênicos, os materiais devem ser capazes de operar em temperatu-ras extremamente frias sem qualquer redução significativa em desempenho.

O propósito principal da camada de reforço, ou de cada camada de reforço, é o deresistir aos esforços de arco aos quais a mangueira é submetida durante transporte de flui-dos através da mesma. Dessa forma, qualquer camada de reforço que tenha o grau de fle-xibilidade desejado, e a qual possa resistir aos esforços necessários, será adequada. Alémdisso, se a mangueira se destinar ao transporte de fluidos criogênicos, então a camada dereforço, ou cada camada de reforço, deve ser capaz de resistir às temperaturas criogênicas.

Preferimos que a camada de reforço, ou cada camada de reforço, seja formada deuma folha de material que tenha sido enrolada em uma forma tubular mediante enrolamentodo material em folha de uma forma helicoidal. Isto significa que a camada de reforço, oucada camada de reforço, não tem muita resistência à tensão axial, uma vez que a aplicaçãode uma força axial tenderá a separar os enrolamentos. A camada de reforço, ou cada ca-mada de reforço, pode compreender uma única camada contínua do material em folha, oupode compreender duas ou mais camadas contínuas individuais do material em folha. Con-tudo, mais comumente (e dependendo do comprimento da mangueira), a camada, ou cadacamada, do material em folha seria formada de uma pluralidade de extensões separadas dematerial em folha dispostas ao longo do comprimento da mangueira.

Na modalidade preferida cada camada de reforço compreende um tecido, mais pre-ferivelmente um tecido fiado. A camada de reforço, ou cada camada de reforço, pode ser deum material natural ou sintético. A camada de reforço, ou cada camada de reforço, é forma-da convenientemente de um polímero sintético, tal como um poliéster, uma poliamida ouuma poliolefina. O polímero sintético pode ser provido na forma de fibras, ou de uma fibra, apartir das quais o tecido é criado.

Quando a camada de reforço, ou cada camada de reforço, compreende um poliés-ter, então o mesmo é preferivelmente tereftalato de polietileno.

Quando a camada de reforço, ou cada camada de reforço, compreende uma polia-mida, então a mesma pode ser uma poliamida alifática, tal como um náilon, ou a mesmapode ser uma poliamida aromática, tal como um composto de aramida. Por exemplo, a ca-mada de reforço ou cada camada de reforço pode ser um poli-(p-fenilenotereftalamida) talcomo KEVLAR (marca comercial registrada).

Quando a camada de reforço, ou cada camada de reforço, compreende uma polio-lefina, então a mesma pode ser um polietileno, polipropileno ou homopolímero de polibutile-no, ou um copolímero ou terpolímero do mesmo, e é preferivelmente orientada de formamonoaxial ou biaxial. Mais preferivelmente, a poliolefina é um polietileno, e mais preferivel-mente o polietileno é um polietileno de elevado peso molecular, especialmente UHMWPE.

O UHMWPE usado na presente invenção genericamente teria um peso molecularmédio acima de 400.000, tipicamente acima de 800.000, e normalmente acima de1.000.000. O peso molecular médio normalmente não excederia aproximadamente15.000.000. O UHMWPE é caracterizado, preferivelmente, por um peso molecular a partirde aproximadamente 1.000.000 a 6.000.000. O UHMWPE mais útil na presente invenção éaltamente orientado e normalmente teria sido esticado em pelo menos 2-5 vezes em umadireção, e em pelo menos 10-15 vezes na outra direção.

O UHMWPE mais útil na presente invenção terá geralmente uma orientação parale-la maior do que 80%, mas comumente maior do que 90%, e preferivelmente maior do que95%. A cristalinidade geralmente será maior do que 50%, mas comumente maior do que70%. Uma cristalinidade de até 85-90% é possível.

UHMWPE é descrito, por exemplo, na US-A-4344908, US-A-4411845, US-A-4422993, US-A-4430383, US-A-4436689, EP-A-183285, EP-A-0438831, e EP-A-0215507.É particularmente vantajoso que a camada de reforço, ou cada camada de reforço,compreenda um UHMWPE altamente orientado, tal como aquele disponível através da DSMHigh Performance Fibers BV (uma companhia dos Países Baixos) sob o nome comercialDYNEEMA1 ou aquele disponível através da Corporação US AIIiedSignaI Inc. sob o nomecomercial SPECTRA.

Detalhes adicionais sobre DYNEEMA são revelados em uma brochura comercial in-titulada "DYNEEMA; the top performance in fibers; properties and application" publicada pelaDSM High Performance Fibers BV1 edição de fevereiro de 98. Detalhes adicionais sobreSPECTRA são revelados em uma brochura comercial intitulada "Spectra Performance Mate-riais" publicada pela AIIiedSignaI Inc., edição de maio de 96. Esses materiais estão disponí-veis desde a década de 80.

Na modalidade preferida, a camada de reforço, ou cada camada de reforço, com-preende um tecido fiado formado de fibras dispostas em uma direção de trama e de urdidu-ra. Descobrimos que é particularmente vantajoso se a camada de reforço, ou cada camadade reforço, for disposta de tal modo que a direção de urdidura do tecido esteja em um ângu-lo inferior a 20° em relação à direção axial da mangueira, preferimos também que esse ân-gulo seja superior a 5o. Na modalidade preferida, a camada de reforço, ou cada camada dereforço, é disposta de tal modo que a direção de urdidura do tecido esteja em um ângulo apartir de 100 a 20°, mais preferivelmente aproximadamente 15o, em relação à direção axialda mangueira.

O propósito da camada de vedação é, principalmente, o de impedir o vazamentodos fluidos transportados através do corpo tubular. Dessa forma, qualquer camada de veda-ção que tenha o grau de flexibilidade exigido, e que possa proporcionar a função de veda-ção desejada, será adequada. Além disso, se a mangueira for destinada ao transporte defluidos criogênicos, então a camada de vedação deverá ser capaz de resistir às temperatu-ras criogênicas.

A camada de vedação pode ser feita dos mesmos materiais básicos que a camadade reforço, ou cada camada de reforço. Como uma alternativa, a camada de vedação podeser um fluoropolímero, tal como: politetrafluoroetileno (PFTE); um copolímero de etileno-propileno fluorado, tal como um copolímero de hexafluoropropileno e tetrafluoroetileno (tetra-fluoroetileno-perfluoropropileno) disponível através da DuPont Fluoroproducts sob o nomecomercial Teflon FEP; ou um hidrocarboneto fluorado - perfluoroalcoxi - disponível atravésda DuPont Fluoroproducts sob o nome comercial Teflon PFA. Essas películas podem serfeitas através de extrusão ou mediante sopro.

Preferimos que a camada de vedação seja formada de uma folha de material quetenha sido enrolada em uma forma tubular mediante enrolamento do material em folha deum modo helicoidal. Como com as camadas de reforço, isto significa que a camada de ve-dação, ou cada camada de vedação, não tem muita resistência à tensão axial, uma vez quea aplicação de uma força axial tenderá a separar os enrolamentos. A camada de vedaçãopode compreender uma única camada contínua do material em folha, ou pode compreenderduas ou mais camadas contínuas do material em folha. Contudo, mais usualmente (e de-pendendo do comprimento da mangueira) a camada, ou cada camada, do material em folhaseria formada de uma pluralidade de extensões separadas de material em folha disposta aolongo do comprimento da mangueira. Se desejado, a camada de vedação pode compreen-der uma ou mais luvas de vedação que podem ser encolhidas termicamente (isto é, de for-ma tubular), as quais são dispostas sobre a camada de reforço interna.

Preferimos que a camada de vedação compreenda uma pluralidade de camadassobrepostas de película. Preferivelmente haveria pelo menos 2 camadas, mais preferivel-mente pelo menos 5 camadas, e ainda mais preferivelmente pelo menos 10 camadas. Naprática, a camada de vedação pode compreender 20, 30, 40, 50, ou mais, camadas de pelí-cula. O limite superior para o número de camadas depende do tamanho total da mangueira,mas é improvável que mais do que 100 camadas sejam exigidas. Usualmente, 50 camadas,no máximo, serão suficientes. A espessura de cada camada de película estaria tipicamentena faixa de 50 a 100 micrômetros.

Será, evidentemente, considerado que podem ser providas mais do que uma ca-mada de vedação.

Uma modalidade particularmente preferida da camada de vedação é descrita abaixo.

O meio de reforço axial também pode ser formado do mesmo material que a cama-da de reforço, ou cada camada de reforço. Dessa forma, será evidente que o meio de refor-ço axial, a camada de reforço, ou cada camada de reforço, e a camada de vedação, podemser, todos, formados do mesmo composto básico. Contudo, a forma do composto deve serdiferente para proporcionar a função exigida, isto é, o meio de reforço axial proporciona umafunção de reforço axial, a camada de reforço, ou cada camada de reforço, proporciona re-forço contra esforços de arco, e a camada de vedação proporciona uma função de vedação.

Descobrimos que os materiais UHMWPE são mais adequados, particularmente os produtosDYNEEMA e SPECTRA. Descobriu-se, também, que esses materiais funcionam bem emcondições criogênicas. Os parâmetros preferidos do UHMWPE (faixa de pesos moleculares,etc.) discutidos acima em relação às camadas de reforço, também são apropriados para omeio de reforço axial. Contudo, a esse respeito, deve ser observado que os parâmetros doUHMWPE usados no meio de reforço axial não precisam ser idênticos aos parâmetros doUHMWPE usado nas camadas de reforço.

Seria possível que o meio de reforço axial fosse provido dentro das camadas docorpo tubular. Contudo, preferimos que o meio de reforço axial seja posicionado entre o cor-po tubular e o elemento de agarramento externo. Em uma outra modalidade preferida, omeio de reforço axial é provido dentro das camadas do corpo tubular, e um meio de reforçoaxial adicional também é provido entre o corpo tubular e o elemento de agarramento externo.

Quando a mangueira se destina a aplicações criogênicas, então é conveniente pro-porcionar isolamento sobre o corpo tubular. O isolamento poderia ser provido entre o arameexterno e a capa tubular e/ou fora do arame externo. O isolamento pode compreender mate-rial convencionalmente usado para proporcionar isolamento em equipamento criogênico, talcomo um material de espuma sintética. É preferido que o meio de reforço axial também sejaprovido em torno da camada de isolamento para comprimir as camadas de isolamento emanter a sua integridade estrutural. O meio de reforço axial em torno da camada de isola-mento é provido preferivelmente em adição ao meio de reforço axial entre o elemento deagarramento externo e o corpo tubular. Uma forma de isolamento, específica, adequada éprovida em detalhe adicional abaixo.

De acordo com um outro aspecto da invenção é provida uma mangueira compreen-dendo um corpo tubular de material flexível disposto entre os elementos de agarramentointerno e externo, em que o corpo tubular compreende pelo menos uma camada de reforçode um tecido fiado formado de fibras dispostas em uma direção de trama e de urdidura, ca-racterizado em que a camada de reforço ou cada camada de reforço é disposta de tal modoque a direção de urdidura do tecido esteja em um ângulo inferior a 20°, mais preferivelmenteinferior a 15°, e ainda mais preferivelmente inferior a 10°, em relação à direção axial damangueira. A mangueira de acordo com este aspecto da invenção pode ser provida comqualquer combinação desejada das características adicionais descritas em relação à man-gueira de acordo com o primeiro aspecto da invenção.

De acordo com um outro aspecto da invenção é provido um método de fazer umamangueira compreendendo:

(a)enrolar um arame em torno de um mandril tubular para formar um enrolamentointerno;

(b)enrolar um material em folha em torno do mandril tubular e do enrolamento inter-no para proporcionar um corpo tubular formado do material em folha;

(c)puxar uma capa de reforço axial tubular sobre uma extremidade livre do mandril,de modo que o mandril se estenda dentro da capa de reforço axial, puxando-se então a ca-pa de reforço axial ao longo do mandril de modo que a mesma cubra pelo menos parcial-mente o corpo tubular;

(d)enrolar um arame em torno da capa de reforço axial para formar um enrolamentoexterno;

(e)prender as extremidades da mangueira produzidas na etapa (d); e(f)remover a mangueira do mandril.

Preferivelmente os enrolamentos e o material em folha são aplicados sob tensãopara proporcionar à mangueira uma boa integridade estrutural.

Preferivelmente o material em folha na etapa (b) compreende duas camadas de re-forço encaixando uma camada de vedação, como descrito acima. Na modalidade preferida,uma camada de reforço interna, na forma de folha, é enrolada helicoidalmente em torno doenrolamento interno e do mandril; então a camada de vedação, na forma de folha, é enrola-da helicoidalmente em torno da camada de reforço interna; então a camada de reforço ex-terna, na forma de folha, é enrolada em torno da camada de vedação. Usualmente diversascamadas de vedação seriam aplicadas.

A capa de reforço axial tubular pode ser a mesma capa de reforço axial descrita a-cima, e é preferivelmente uma trança.

Preferivelmente, os enrolamentos interno e externo são aplicados em uma configu-ração helicoidal tendo o mesmo passo, e a posição das bobinas do enrolamento externo éem metade de um comprimento de passo deslocado a partir da posição das bobinas do en-rolamento interno.

De acordo com um outro aspecto da invenção é provida uma mangueira compreen-dendo um corpo tubular de material flexível disposto entre um elemento de agarramentointerno e um elemento de agarramento externo; o corpo tubular servindo para transportarfluido através da mangueira e para prevenir o vazamento de fluido através do corpo, carac-terizado pelo fato de que a mangueira compreende ainda uma trança geralmente tubulardisposta em torno do corpo tubular.

De acordo com um outro aspecto da invenção é provida uma mangueira compreen-dendo um corpo tubular de material flexível disposto entre elementos de agarramento inter-no e externo, o corpo tubular compreendendo uma camada de vedação encaixada entreuma camada de reforço interna, e uma camada de reforço externa, caracterizada em que acamada de vedação compreende pelo menos duas películas poliméricas, uma das películassendo feita de um primeiro polímero e uma outra das películas sendo feita de um segundopolímero diferente do primeiro polímero.

Em ma modalidade especialmente vantajosa, uma das películas poliméricas é maisrígida do que a outra das películas, de modo que uma carga limite diferencial está presentenas propriedades do material, na temperatura e pressão de operação. Preferivelmente apelícula externa é mais rígida do que a película interna. O efeito disso é que caso ocorraruptura desastrosa da mangueira, há uma falha controlada da camada de vedação de talmodo que falha o polímero externo mais rígido, enquanto que o polímero mais dúctil man-tém a pressão interna por um tempo finito, permitindo que a pressão se dissipe gradualmente.Na modalidade preferida, a tensão máxima de falha é superior a 100%, em tempe-ratura ambiente, para a camada mais dúctil, e é pelo menos 20% inferior para a outra camada.

Cada película polimérica da camada de vedação é preferivelmente uma poliamida,uma poliolefina ou um fluoropolímero.

Quando a película polimérica da camada de vedação compreende uma poliamida,então a mesma pode ser uma poliamida alifática, tal como um náilon, ou pode ser uma poli-amida aromática, tal como um composto de aramida.

Preferimos que uma das películas poliméricas da camada de vedação seja uma po-Iiolefina e que uma outra das películas poliméricas da camada de vedação seja um fluoropo-límero.

Poliolefinas adequadas incluem um homopolímero de polietileno, polipropileno oupolibutileno, ou um copolímero ou terpolímero dos mesmos. Preferivelmente a película depoliolefina é orientada de forma monoaxial ou biaxial. Mais preferivelmente, a poliolefina éum polietileno, e ainda mais preferivelmente o polietileno é um polietileno de elevado pesomolecular, especialmente UHMWPE, que é descrito em mais detalhe acima. Os parâmetrospreferidos do UHMWPE (faixa de peso molecular, etc.) discutidos acima em relação às ca-madas de reforço, também são apropriados para a camada de vedação. A esse respeito,deve ser observado, contudo, que os parâmetros do UHMWPE usado na camada de veda-ção não precisam ser os mesmos parâmetros do UHMWPE usado nas camadas de reforço.

Uma vez que a camada de vedação se destina a proporcionar uma função de ve-dação, a camada de vedação deve ser provida na forma de uma película que seja substan-cialmente impermeável aos fluidos transportados. Dessa forma, o UHMWPE altamente ori-entado precisa ser provido em uma forma que tenha propriedades de vedação satisfatórias.

Esses produtos são usualmente providos na forma de um bloco sólido o qual pode ser pro-cessado adicionalmente para se obter o material na forma exigida. A película pode ser pro-duzida mediante raspagem de uma película fina da superfície do bloco sólido. Alternativa-mente as películas podem ser películas sopradas de UHMWPE.

Fluoropolímeros adequados incluem politetrafluoroetileno (PFTE); um copolímerode etileno-propileno fluorado, tal como um copolímero de hexafluoropropileno e tetrafluoroe-tileno (tetrafluoroetileno-perfluoropropileno) disponível através da DuPont Fluoroproductssob o nome comercial Teflon FEP; ou um hidrocarboneto fluorado - perfluoroalcoxi - dispo-nível através da DuPont Fluoroproducts sob o nome comercial Teflon PFA. Essas películaspodem ser feitas mediante extrusão ou mediante sopro.

Preferivelmente, a camada de vedação compreende uma pluralidade de camadasde cada uma das películas poliméricas. Em uma modalidade, as camadas podem ser dis-postas de modo que o primeiro e o segundo polímero se alternam através da espessura dacamada de vedação. Contudo, esse não é o único arranjo possível. Em um outro arranjo,todas as camadas do primeiro polímero podem ser circundadas por todas as camadas dosegundo polímero, ou vice-versa. Preferimos que as películas poliméricas da camada devedação sejam formadas de uma folha de material que tenha sido enrolada em uma formatubular mediante enrolamento do material em folha de um modo helicoidal. Cada películapolimérica pode compreender uma única folha contínua que é enrolada em torno da camadade reforço interna a partir de uma extremidade da mangueira até a outra. Contudo, maisusualmente (e dependendo da extensão da mangueira), diversas extensões separadas dapelícula polimérica seriam enroladas em torno da camada de reforço interna; cada extensãode película cobrindo uma parte da extensão da mangueira. Se desejado, a camada de ve-dação pode compreender pelo menos duas luvas de vedação que podem ser encolhidastermicamente (isto é, de forma tubular) que são dispostas sobre a camada de reforço inter-na. Pelo menos duas das luvas devem ser feitas de um material diferente.

A camada de vedação compreende pelo menos duas películas diferentes e essassão dispostas preferivelmente em uma relação sobreposta. É preferido que a camada devedação compreenda pelo menos 5 camadas sobrepostas, mais preferivelmente pelo me-nos 10 camadas sobrepostas. Na prática, a camada de vedação pode compreender 20, 30,40, 50 ou mais camadas sobrepostas de película. O limite superior para o número de cama-das depende do tamanho global da mangueira, mas é improvável que sejam exigidas maisdo que 100 camadas. Usualmente, 50 camadas, no máximo, serão suficientes. A espessurade cada camada de película estaria tipicamente na faixa de 50 a 100 micrômetros. As ca-madas serão compostas de pelo menos dois tipos diferentes de película polimérica.

Será, evidentemente, considerado que podem ser providas mais do que uma ca-mada de vedação.

Preferivelmente, a camada de vedação compreende ainda pelo menos uma cama-da compreendendo parcialmente ou completamente um metal, um óxido de metal ou umamistura dos mesmos. Nessa especificação referências às películas contendo metal incluempelículas contendo óxido de metal, a menos que seja de outro modo declarado. Desse mo-do, a camada de metal pode ser uma camada de película metálica (isto é, uma camada se-parada consistindo, substancialmente de forma integral, em um metal, um óxido de metal ouuma mistura dos mesmos), ou uma película metálica revestida com polímero ou uma pelícu-la de polímero metalizada. Preferimos que a camada de metal seja uma película metálicarevestida com polímero. O metal pode ser, por exemplo, um óxido de alumínio. O polímeropode ser, por exemplo, um poliéster.

Películas de metal revestidas com polímero adequadas incluem as películas dispo-níveis através da HiFi Industrial Film1 de Stevenage, Inglaterra, com os nomes comerciaisMEX505, MET800, MET800B e MET852; MET800B sendo preferido.Uma camada de metal adicional pode ser disposta no sentido para fora da camadade vedação. Preferivelmente1 a camada de metal adicional é disposta entre o corpo tubular eo elemento de agarramento externo. Camadas de lã mineral também podem ser providaspara aperfeiçoar o isolamento térmico, preferivelmente entre a camada de vedação e a ca-mada de metal externa - o objetivo disso é o de criar uma coroa circular térmica entre asduas camadas de metal.

De acordo com um outro aspecto da invenção é provida uma mangueira compreen-dendo um corpo tubular de material flexível disposto entre os elementos de agarramentointerno e externo, o corpo tubular compreendendo uma camada de vedação encaixada entreuma camada de reforço interna e uma camada de reforço externa, caracterizada em que acamada de vedação compreende um UHMWPE. Os parâmetros preferidos do UHMWPE(faixa de pesos moleculares, etc.) discutidos acima em relação às camadas de reforço, tam-bém são apropriados para a camada de vedação. A esse respeito, deve ser observado, con-tudo, que os parâmetros do UHMWPE usados na camada de vedação não precisam seridênticos aos parâmetros do UHMWPE usado nas camadas de reforço.

Nesse aspecto da invenção, se a camada de vedação for formada de luvas que po-dem ser encolhidas termicamente, não é essencial que as luvas sejam feitas de materiaisdiferentes, contudo as mesmas devem ser feitas de UHMWPE.

Na modalidade mais vantajosa da invenção, a camada de vedação compreende pe-Io menos duas películas poliméricas de materiais diferentes, e pelo menos uma das pelícu-las compreende um polietileno de peso molecular ultra-elevado.

Preferivelmente, a camada de vedação compreende ainda pelo menos uma películametálica revestida com polímero ou uma película de polímero metalizada.

De acordo com um outro aspecto da invenção é provida uma mangueira compreen-dendo um corpo tubular de material flexível disposto entre os elementos de agarramentointerno e externo, o corpo tubular compreendendo uma camada de vedação encaixada entreuma camada de reforço interna e uma camada de reforço externa, caracterizada em que acamada de vedação compreende pelo menos uma camada de película metálica (isto é, umacamada separada consistindo, substancialmente de forma integral, em um metal, em umóxido de metal ou em uma mistura dos mesmos), ou uma película metálica revestida compolímero ou uma película de polímero metalizada.

A película contendo metal é refletiva e, portanto, reduz a perda de calor ou o ganhode calor - isto é especialmente útil para aplicações criogênicas. Além disso, a película con-tendo metal proporciona boas propriedades de barreira, dessa forma reduzindo a transmis-são de vapor - isto é útil para impedir perda de material no transporte de gases.

Quando a mangueira se destina a aplicações criogênicas, então é conveniente pro-porcionar isolamento sobre o corpo tubular. O isolamento poderia ser provido entre o arameexterno e o elemento tubular e/ou fora do arame externo. O isolamento pode compreendermaterial usado convencionalmente para proporcionar isolamento em equipamento criogêni-co, tal como um material de espuma sintética. Uma forma de isolamento particularmenteadequada é descrita abaixo.

Um aspecto da invenção se refere a aperfeiçoar as capacidades de flexão da man-gueira. Em termos gerais, nossa invenção envolve proporcionar um meio para segurar osarames externos em posição, sem comprometer as capacidades de flexão da mangueira.

De acordo com um outro aspecto da invenção proporcionamos uma mangueiracompreendendo um corpo tubular de material flexível disposto entre os elementos de agar-ramento interno e externo, caracterizada por uma matriz de resina tratada disposta em tornodo corpo tubular, os elementos de agarramento externos sendo pelo menos parcialmenteembutidos na matriz de resina para restringir o movimento relativo entre os elementos deagarramento externos e o restante da mangueira.

A matriz de resina tratada deve ter flexibilidade suficiente para permitir que a man-gueira seja flexionada até o ponto em que é exigido para as aplicações específicas da man-gueira. Claramente, algumas aplicações podem exigir mais flexibilidade do que outras.

A matriz de resina compreende preferivelmente um polímero sintético, tal como po-liuretano. É especialmente preferido que a matriz de resina seja feita de um material que,antes da cura, possa ser aplicado na forma líquida à mangueira. Tipicamente, a resina nãotratada pode ser aplicada à mangueira mediante borrifo, despejamento ou pintura. Isso per-mite que a resina não tratada seja aplicada sobre a superfície externa do corpo tubular e doselementos de agarramento externos, e então curada no local para formar um revestimentosólido, flexível. O mecanismo de cura pode ser luz, umidade, etc.

A matriz de resina pode se ligar a uma camada sob o elemento de agarramento ex-terno e também a qualquer camada provida na superfície externa da matriz de resina. É pre-ferido que pelo menos uma das camadas adjacentes à matriz de resina curada seja capazde resistir às temperaturas criogênicas, de modo que, se a matriz de resina rachar devido àstemperaturas criogênicas, a camada adjacente manterá a matriz de resina agrupada emvirtude da adesão entre a matriz de resina e a camada adjacente. A estrutura mais adequa-da é obtida quando ambos os lados da matriz de resina são ligados às camadas adjacentes.

Descobrimos também que certos materiais podem proporcionar mangueira com iso-lamento especialmente bom, particularmente em temperaturas criogênicas. Especificamen-te, descobrimos que tecidos formados de fibras de basalto proporcionam isolamento particu-larmente bom.

Desse modo, de acordo com um outro aspecto da invenção, proporcionamos umamangueira compreendendo um corpo tubular de material flexível disposto entre elementosde agarramento interno e externo, e uma camada de isolamento disposta em torno do corpotubular, caracterizada em que a camada de isolamento inclui um tecido formado de fibras debasalto.

Tecidos de fibra de basalto adequados estão disponíveis através da Sudaglass Fi-ber Company sob as designações comerciais BT-5, BT-8, BT-10, BT-11 e BT-13. A espes-sura preferida do tecido é de aproximadamente 0,1 mm até aproximadamente 0,3 mm. Sedesejado, podem ser empregadas diversas camadas do tecido de basalto.

Também descobrimos que as propriedades de isolamento dos tecidos de basaltomelhoram sob compressão, portanto, preferimos proporcionar uma camada de compressãoem torno do tecido de basalto, a qual serve para comprimir a camada de basalto.

A camada de isolamento pode incluir ainda camadas feitas do outro material isolan-te, tais como espumas poliméricas, além da camada(s) de tecido de basalto.

Preferimos que a camada de isolamento inclua adicionalmente pelo menos umacamada de reforço. A camada de reforço pode compreender um polímero sintético, tal comoum poliéster, uma poliamida ou uma poliolefina. A camada de reforço pode ser feita dosmesmos materiais que as camadas de reforço interna e externa do corpo tubular, as quaissão descritas acima. É particularmente preferido que a camada de reforço da camada deisolamento seja um polietileno de peso molecular ultra-elevado (UHMWPE)1 tal comoDYNEEMA ou SPECTRA, como descrito acima.

O corpo tubular compreende preferivelmente pelo menos uma camada de reforço epelo menos uma camada de vedação. Mais preferivelmente, há pelo menos duas camadasde reforço com a camada de vedação encaixada entre as mesmas. O corpo tubular tem pre-ferivelmente as mesmas características do corpo tubular discutido acima.

O corpo tubular pode incluir ainda uma ou mais camadas isolantes feitas de materi-al isolante convencional e/ou feitas do tecido de fibra de basalto descrito acima.

É preferido que a mangueira também seja provida com o meio de reforço axial co-mo descrito acima.

De acordo com um outro aspecto da invenção é provido um método de fazer umamangueira compreendendo:

(a)enrolar um arame em torno de um mandril tubular para formar um enrolamentointerno;

(b)enrolar um material em folha em torno do mandril tubular e do enrolamento inter-no para proporcionar um corpo tubular formado do material de folha;

(c)enrolar um arame em torno do corpo tubular para formar um enrolamento exter-no;

(d)aplicar uma resina líquida curável sobre a superfície externa do corpo tubular edo arame externo;

(e)permitir que a resina cure;(f)prender as extremidades da mangueira produzida na etapa (e); e

(g)remover a mangueira do mandril.

Preferivelmente1 o método compreende ainda aplicar uma camada isolante sobre aresina curada. A camada isolante compreende preferivelmente um tecido formado de fibrasde basalto, como descrito acima.

Na etapa (c), o corpo tubular pode compreender um corpo tubular como descrito a-cima. Especificamente, o corpo tubular pode incluir uma ou mais camadas isolantes feitasde material isolante convencional e/ou feitas do tecido de fibra de basalto descrito acima.

A cura pode ocorrer simplesmente ao se deixar a mangueira revestida exposta aoar, ou pode ser efetuada, ou acelerada, por um meio ativo tal como aquecimento.

A matriz de resina curada pode conter bolhas de gás, como descrito abaixo.

Um outro aspecto da invenção se refere a aperfeiçoar a resistência térmica e/oucapacidade de flutuação da mangueira. Em termos gerais, isso envolve a utilização de umacamada compreendendo um material de plástico tendo bolhas de gás injetadas no mesmo.

De acordo com um outro aspecto da invenção proporcionamos uma mangueiracompreendendo um corpo tubular de material flexível disposto entre os elementos de agar-ramento interno e externo, caracterizado por camada de matéria plástica entorno do elemen-to tubular, a matéria plástica contendo bolhas de gás.

A matéria plástica é preferivelmente um poliuretano. É preferido que a matéria plás-tica seja aplicada ao corpo tubular mediante pulverização da matéria plástica, na forma lí-quida, sobre a superfície do corpo tubular, deixando-se então a mesma curar. Uma vezmais, a cura pode ocorrer simplesmente ao se deixar à mangueira revestida permanecer aoar, ou pode ser realizada, ou acelerada, através de um meio ativo tal como aquecimento.

As bolhas de gás podem ser incorporadas mediante injeção do gás na matéria plás-tica, antes da pulverização, enquanto a mesma ainda estiver na forma líquida.

A camada resultante de matéria plástica contendo gás tem algumas das proprieda-des estruturais benéficas da própria matéria plástica, tal como boa resistência ao amassa-mento e desgaste, mas tem também propriedades de isolamento substancialmente aperfei-çoadas. A mesma também tem flutuabilidade aperfeiçoada causada pela presença do gás, epode ser usada para produzir uma mangueira capaz de flutuar em água e com flutuabilidadeigualmente distribuída ao longo de sua extensão.

Preferivelmente a matéria plástica contendo gás é coberta por uma camada adicio-nal de matéria plástica, a qual não contém qualquer montante substancial de bolhas de gás.

Preferivelmente essa camada adicional de matéria plástica é ligada seguramente à camadacontendo gás. A camada adicional de matéria plástica pode ser a mesma matéria plásticaque a camada contendo gás. Preferivelmente a camada adicional de matéria plástica com-preende um poliuretano.Ambas as camadas de matéria plástica podem ser aplicadas através de técnicas di-ferentes de pulverização, tal como despejamento, pintura ou extrusão.

Qualquer gás adequado pode ser usado para formar as bolhas, incluindo ar, nitro-gênio ou um gás inerte.

A gravidade específica do poliuretano, antes da aeração, é de aproximadamente 1,2.

A mangueira tem, tipicamente, uma gravidade específica de aproximadamente 1,8sem a camada contendo gás. Preferivelmente a mangueira tem uma gravidade específicaglobal inferior a 1, preferivelmente inferior a 0,8, após aplicação da camada contendo gás. Aespessura de revestimento PU pode ser, por exemplo, de aproximadamente 4-8 mm, prefe-rivelmente aproximadamente 6 mm. As bolhas de gás são preferivelmente inferiores a apro-ximadamente 2 mm de diâmetro.

A camada contendo bolhas de gás também pode ser usada nas modalidades demangueira descritas acima. Especificamente, a invenção pode incluir uma camada compre-endendo uma matriz de resina curada, como descrito acima, além da camada contendo gás.

Nessa construção, a camada contendo gás seria disposta tipicamente no sentido para forada matriz de resina curada. É possível que a camada contendo gás substitua a matriz deresina curada, de tal modo que a camada contendo gás tenha os elementos de agarramentoembutidos na mesma para limitar o movimento relativo dos elementos externos de agarramento.

De acordo com um outro aspecto da invenção é provido um método de fazer umamangueira compreendendo:

(a)enrolar um arame em torno de um mandril tubular para formar um enrolamentointerno;

(b)enrolar um material em folha em torno do mandril tubular e do enrolamento inter-no para proporcionar um corpo tubular formado do material em folha;

(c)enrolar um arame em torno do corpo tubular para formar um enrolamento externo;

(d)aplicar uma resina líquida impregnada com ar curável sobre a superfície externado corpo tubular e o arame externo;

(e)permitir que a resina cure para formar na mesma um revestimento de plástico só-lido contendo no mesmo bolhas de gás;

(f)prender as extremidades da mangueira produzida na etapa (e); e

(g)remover a mangueira do mandril.

A expressão impregnada com ar, é usada para significar que a resina foi carregadacom um gás, de modo que, ao curar, a resina forma um material sólido contendo em si bo-lhas de gás. Como descrito acima, o gás pode ser, mas não é, necessariamente, ar.De acordo com um outro aspecto da invenção é provida uma conexão de extremi-dade para terminar uma extremidade de uma mangueira compreendendo um corpo tubularde material flexível disposto entre arames helicoidais internos e externos, caracterizada emque a conexão de extremidade compreende; um elemento interno adaptado para ser dispos-to pelo menos parcialmente dentro da mangueira; um elemento de vedação adaptado paravedar pelo menos parte do corpo tubular entre o elemento de vedação e o elemento interno,e um meio de transferência de carga separado adaptado para transferir cargas axiais apli-cadas à mangueira em torno do elemento de vedação para reduzir, ou eliminar, a carga axi-al sobre a mangueira, entre o elemento de vedação e o elemento interno.

Preferivelmente o elemento de vedação é adaptado para vedar pelo menos partedo corpo tubular integralmente em torno da circunferência entre o elemento de vedação e oelemento interno.

Preferivelmente, o elemento interno é substancialmente cilíndrico, e o elemento devedação tem, preferivelmente, a forma de um anel adaptado para receber no mesmo o ele-mento interno, de modo que o corpo tubular pode ser fixado entre a superfície externa doelemento interno e a superfície interna do anel.

A vedação entre o elemento de vedação e o elemento interno pode ser obtida dediversas formas. Por exemplo, em uma modalidade, o elemento de vedação pode ser provi-do na forma de um anel fendido o qual pode ser apertado para proporcionar uma vedaçãoadequada. Em uma outra modalidade, o elemento de vedação pode compreender simples-mente um anel de vedação o qual é um ajuste por interferência com o elemento interno.

Contudo, na modalidade preferida, o elemento de vedação compreende um anel devedação interno e um anel fendido externo o qual pode ser apertado para forçar o anel devedação a engate com o corpo tubular e o elemento interno. Nessa modalidade é preferidoque o anel de vedação seja um ajuste por interferência com o elemento interno, para aper-feiçoar adicionalmente a vedação.

O elemento interno, o anel de vedação e o anel fendido podem ser de qualquer ma-terial adequado. Tipicamente, o elemento interno e o anel fendido seriam feitos de aço ino-xidável. O anel de vedação poderia ser feito de aço inoxidável, mas é preferido que o mes-mo seja feito de politetrafluoroetileno (PTFE).

O elemento de vedação tem preferivelmente as características do elemento de ve-dação descrito a seguir.

O meio de transferência de carga compreende preferivelmente um elemento de en-gate de mangueira, um elemento de transmissão de carga e um elemento de extremidadepreso ao elemento interno. O arranjo é tal que o elemento de vedação é disposto entre oelemento de transmissão de carga e o elemento de extremidade, e que o elemento de enga-te de mangueira e o elemento de extremidade são conectados através do elemento detransmissão de carga.

O elemento de engate de mangueira é adaptado para engatar a mangueira de talmodo que pelo menos parte das forças axiais dentro da mangueira é transferida a partir damangueira para o elemento de engate de mangueira. O elemento de engate de mangueiratransfere essas forças para o elemento de transferência de carga, e o elemento de transfe-rência de carga transfere essas forças para o elemento de extremidade. Dessa forma, pelomenos parte das forças axiais na mangueira evita o elemento de vedação, desse modo a-perfeiçoando a confiabilidade da vedação provida pelo elemento de vedação.

É preferido que o elemento interno e o meio de transferência de carga incluam umaparte configurada para receber os arames da mangueira. O elemento interno pode ser pro-vido com recessos helicoidais adaptados para receber nos mesmos o arame interno, e omeio de transferência de carga pode ser provido com recessos helicoidais adaptados parareceber nos mesmos o arame externo. Preferivelmente, é o elemento de engate de man-gueira do meio de transferência de carga que é provido com os recessos helicoidais.

O elemento de transferência de carga compreende, preferivelmente, uma chapa detransferência de carga, a qual tem tipicamente o formato de disco, tendo uma abertura adap-tada para receber a mangueira através da mesma; a chapa tem uma superfície que podeser engatada com o elemento de engate de mangueira, de modo que as cargas podem sertransferidas a partir do elemento de engate de mangueira para a chapa. O elemento detransferência de carga ainda inclui, preferivelmente, uma haste de transferência de cargapresa entre a chapa e o elemento de extremidade para transferir as cargas a partir da chapapara o elemento de extremidade. Um elemento de aperto, tal como uma porca, pode serprovido na haste.

O elemento interno tem preferivelmente uma extremidade de mangueira que é a-daptada para se estender dentro de uma parte da extremidade da mangueira, e uma extre-midade posterior distante da extremidade de mangueira. O elemento de extremidade estádisposto em um lado do elemento de vedação, adjacente à extremidade posterior, e o ele-mento de engate de mangueira está disposto no outro lado do elemento de vedação adja-cente à extremidade de mangueira.

Preferivelmente a superfície externa do elemento interno é provida com pelo menosuma formação sobre a mesma a qual é adaptada para engatar a parte do elemento tubular,abaixo do anel de vedação. A formação, ou cada formação, atua para aperfeiçoar a vedaçãodo elemento tubular e para tornar mais difícil para o elemento tubular ser puxado a partir deentre o elemento interno e o anel de vedação. É preferido que a formação, ou cada forma-ção, compreenda uma projeção se estendendo circunferencialmente em torno da superfícieexterna do elemento interno. Convenientemente, há duas ou três das referidas formações.

De acordo com um outro aspecto da invenção é provido um método de fazer umamangueira compreendendo:

(a)enrolar um arame em torno de um mandril tubular para formar um enrolamentointerno;

(b)enrolar um material em folha em torno do mandril tubular e do enrolamento inter-no para proporcionar um corpo tubular formado do material em folha;

(c)enrolar um arame em torno do corpo tubular para formar um enrolamento exter-no; e

(d)remover a mangueira do mandril; caracterizado pelas seguintes etapas:

(e)dispor um elemento interno em uma extremidade aberta da mangueira;

(f)prender um meio de transferência de carga a uma superfície externa da manguei-ra; e

(g)prender um elemento de vedação a uma superfície externa do corpo tubular.

Preferivelmente o método inclui ainda a seguinte etapa, entre a etapa (b) e (c):

(h)puxar um elemento de reforço axial tubular sobre uma extremidade livre do man-dril, de modo que o mandril se estenda dentro do elemento de reforço axial, então puxar oelemento de reforço axial ao longo do mandril de modo que o mesmo pelo menos parcial-mente cubra o corpo tubular.

Preferivelmente1 o elemento de reforço axial é preso pelo meio de transferência decarga, e o método inclui ainda a seguinte etapa, após a etapa (f):

(i)dobrar o elemento de reforço axial tubular sobre uma parte do meio de transfe-rência de carga.

Preferivelmente os enrolamentos e o material em folha são aplicados sob tensãopara proporcionar à mangueira boa integridade estrutural.

Preferivelmente o material em folha na etapa (b) compreende duas camadas de re-forço encaixando uma camada de vedação, como descrito acima. Na modalidade preferida,uma camada interna de reforço, na forma de folha, é enrolada helicoidalmente em torno doenrolamento interno e do mandril, então a camada de vedação, na forma de folha, é enrola-da helicoidalmente em torno da camada interna de reforço; então a camada externa de re-forço, na forma de folha, é enrolada em torno da camada de vedação. Usualmente diversascamadas de vedação seriam aplicadas.

Preferivelmente os enrolamentos internos e externos são aplicados em uma confi-guração helicoidal tendo o mesmo passo, e a posição das bobinas do enrolamento externoocorre em metade de uma extensão de passo deslocada a partir da posição das bobinas doenrolamento interno.

É possível que a mangueira seja removida do mandril antes da conexão de extre-midade estar disposta dentro da mesma. Alternativamente, a conexão de extremidade podeestar disposta dentro do restante da mangueira mediante deslizamento do mandril internoao longo da mesma até uma extremidade da mangueira, prendendo-se então o restante damangueira à conexão de extremidade enquanto que a conexão de extremidade e o restanteda mangueira permanecem no mandril.

Uma conexão de extremidade separada pode, evidentemente, ser aplicada a cadaextremidade da mangueira.

A presente invenção se refere a um aperfeiçoamento na vedação das extremidadesda mangueira.

De acordo com um outro aspecto da invenção é provida uma conexão de extremi-dade para vedar uma extremidade de uma mangueira compreendendo um corpo tubular dematerial flexível, disposto entre os arames helicoidalmente enrolados, internos e externos,caracterizado em que a conexão de extremidade compreende: um elemento interno adapta-do para ser disposto, pelo menos parcialmente, dentro da mangueira; e um anel de vedaçãoadaptado para vedar pelo menos parte do corpo tubular entre o anel de vedação e o ele-mento interno; em que o elemento de vedação compreende um anel de vedação e um ele-mento de compressão para comprimir o anel de vedação para engate de vedação com areferida parte do corpo tubular e o elemento de compressão pode ser apertado contra o e-Iemento de vedação para aumentar ou diminuir seletivamente a força de compressão doelemento de compressão contra o elemento de vedação.

Em uma modalidade especialmente vantajosa, o elemento de compressão pode serapertado contra o elemento de vedação para aumentar ou diminuir seletivamente a força decompressão do elemento de compressão contra o elemento de vedação.

Em uma outra modalidade especialmente vantajosa, o elemento de compressão e oanel de vedação podem ser presos à mangueira de forma removível.

Desse modo, de acordo com a presente invenção, não há deformação plástica irre-cuperável nos componentes da conexão de extremidade.

Preferivelmente, o elemento de compressão é adaptado para comprimir o anel devedação igualmente em todas as direções.

Preferivelmente, o elemento de compressão é de diâmetro ajustável, e compreendeainda um meio de aperto o qual pode aplicar uma força para reduzir o diâmetro do elementode compressão, desse modo comprimindo o anel de vedação dentro do elemento de com-pressão. Preferimos que o elemento de compressão compreenda um anel fendido ou umapresilha jubilee.

Em uma modalidade particularmente preferida, o elemento de compressão é feitode um material o qual se contrai menos do que o anel de vedação ao ser submetido a resfri-amento. Isso proporciona uma forma vantajosa de se fazer a mangueira, como descrito a-baixo. O anel de vedação e o elemento de compressão podem ser de qualquer material a-dequado. Há diversos materiais que têm a diferença desejada em contração quando subme-tidos a resfriamento. Preferimos que o elemento de compressão seja de aço inoxidável eque o anel de vedação seja politetrafluoroetileno (PTFE). Mais preferivelmente, o anel devedação compreende PTFE reforçado, tal como um PTFE contendo vidro, uma vez que issoajuda a evitar o deslocamento. O anel de vedação compreende preferivelmente de 10 a 20%em peso do enchimento de vidro.

É preferido que o elemento interno seja feito de um material que se contraia menosdo que o anel de vedação ao ser submetido ao resfriamento. Essa característica tem o efeitode que quando a conexão de extremidade é resfriada, o anel de vedação se contrai mais doque o elemento interno, desse modo aumentando o aperto do anel de vedação sobre o ele-mento interno, e aperfeiçoando a vedação. O elemento interno pode ser feito de qualquermaterial adequado. Descobriu-se que aço inoxidável é particularmente adequado.

Preferivelmente a superfície externa do elemento interno é provida com pelo menosuma formação na mesma que é adaptada para engatar a parte do elemento tubular, abaixodo anel de vedação. A formação, ou cada formação, estica a película, o que atua para aper-feiçoar a vedação do elemento tubular e para tornar mais difícil para o elemento tubular serpuxado a partir de entre o elemento interno e o anel de vedação; o esticamento proporcionauma superfície de película mais lisa e mais igual sob a vedação. É preferido que a formaçãoou cada formação compreenda uma projeção se estendendo circunferencialmente em tornoda superfície externa do elemento interno. Convenientemente, há duas ou três das referidasformações.

É preferido que o anel de vedação seja um ajuste fixo com o elemento interno.

Em uma modalidade preferida, a conexão de extremidade compreende ainda ummeio de transferência de carga como descrito acima.

De acordo com um outro aspecto da invenção é provida uma mangueira compreen-dendo um corpo tubular de material flexível disposto entre um arame helicoidalmente enro-lado interno e um arame helicoidalmente enrolado externo, o corpo tubular servindo paratransportar fluido através da mangueira e para prevenir vazamento de fluido através do cor-po, caracterizado em que a mangueira compreende ainda uma conexão de extremidadecomo descrito acima.

O elemento de engate de mangueira pode transferir carga a partir da mangueirasimplesmente em virtude das forças friccionais entre a mangueira e o elemento de engatede mangueira. Contudo, é preferido que o elemento de engate de mangueira seja adaptadopara prender uma parte da mangueira a qual é dobrada sobre uma parte externa do elemen-to de engate de mangueira. Esse arranjo torna possível para a parte dobrada da mangueiratransmitir cargas para o elemento de engate de mangueira. A parte dobrada da mangueirapode ser parte do corpo tubular, mas é preferivelmente um meio de reforço axial na formade uma trança, como descrito abaixo.O corpo tubular compreende preferivelmente pelo menos uma camada de reforço epelo menos uma camada de vedação. Mais preferivelmente, há pelo menos duas camadasde reforço com a camada de vedação encaixada entre as mesmas. O corpo tubular tem pre-ferivelmente as mesmas características do corpo tubular discutido acima.

O corpo tubular pode incluir ainda uma ou mais camadas de isolamento feitas dematerial de isolamento convencional e/ou feitas do tecido de fibra de basalto descrito acima.

É preferido que a mangueira também seja provida com o meio de reforço axial co-mo descrito acima.

De acordo com um outro aspecto da invenção, é provido um método de fazer umamangueira compreendendo:

(a)enrolar um arame em torno de um mandril tubular para formar um enrolamentointerno;

(b)enrolar um material em folha em torno do mandril tubular e do enrolamento inter-no para proporcionar um corpo tubular formado do material em folha;

(c)enrolar um arame em torno do corpo tubular para formar um enrolamento exter-no; e

(d)remover a mangueira a partir do mandril; caracterizado pelas seguintes etapas:

(e)dispor um elemento interno em uma extremidade aberta da mangueira;

(f)aplicar um anel de vedação sobre uma superfície externa do corpo tubular; e

(g)aplicar um elemento de compressão sobre o anel de vedação, e comprimir o e-lemento de vedação para engate de vedação com o elemento tubular e com o elemento in-terno usando o elemento de compressão.

Preferivelmente, o elemento de compressão é feito de um material que se contraimenos do que o anel de vedação ao ser submetido a resfriamento. Também preferivelmen-te, o elemento de compressão inclui um meio para ajustar a força compressiva aplicada aoanel de vedação; um anel fendido é particularmente adequado para uso como o elementode compressão. Esse arranjo torna possível um processo de manufatura particularmentepreferido.

Nesse processo, o elemento de compressão é aplicado ao anel de vedação e aper-tado, então, o elemento de compressão e o anel de vedação são submetidos a pelo menosum ciclo de resfriamento. Isso faz com que o elemento de vedação se contraia em relaçãoao elemento de compressão, de modo que é reduzida a força compressiva aplicada peloelemento de compressão. Enquanto o resfriamento é mantido, a força compressiva aplicadapelo elemento de compressão é então reajustada de modo a trazê-la de volta para aproxi-madamente o mesmo nível como antes do resfriamento, e então a temperatura é aumenta-da. Esse ciclo pode ser aplicado tantas vezes quanto desejado. É preferido que o ciclo deresfriamento seja aplicado pelo menos duas ou três vezes e a cada vez que a conexão deextremidade for resfriada até uma temperatura de pelo menos 5°C abaixo da temperatura deoperação pretendida da mangueira. Essa técnica tem três benefícios importantes.

Primeiramente, se a mangueira for operada em temperatura acima da temperaturade resfriamento, então o anel de vedação receberá compressão adicional a partir do ele-mento de compressão em virtude da expansão térmica do elemento de vedação que ocorre-rá após o resfriamento ser removido.

Em segundo lugar, a mangueira terá energização de vedação substancial em tem-peraturas pelo menos tão baixas quanto a temperatura de resfriamento. Isso é particular-mente útil quando a mangueira deve ser usada em aplicações criogênicas. Dessa forma, atemperatura até a qual a mangueira é resfriada é preferivelmente tão baixa quanto a tempe-ratura na qual a mangueira será submetida no uso ao qual se destina. Em geral, preferimosque a temperatura de resfriamento seja de -50°C ou inferior, mais preferivelmente -IOO0Cou inferior, e ainda mais preferivelmente -150°C ou inferior. Preferivelmente, o resfriamentoé realizado com nitrogênio líquido, de modo que a temperatura de resfriamento pode sertãobaixa quanto aproximadamente -196°C.

Em terceiro lugar, a possibilidade de falha por deslocamento é muito reduzida, ouaté mesmo eliminada, mediante utilização do esforço hidrostático provido pelo elemento decompressão.

Preferimos que o elemento interno seja feito de um material que se contraia menosdo que o anel de vedação ao ser submetido a resfriamento. Isso tem o efeito de que o res-friamento da conexão de extremidade faz com que o anel de vedação agarre o elementointerno de forma mais apertada, desse modo aperfeiçoando a vedação da conexão de ex-tremidade quando a mangueira é operada em baixas temperaturas.

Preferivelmente os enrolamentos e o material em folha são aplicados sob tensãopara proporcionar à mangueira boa integridade estrutural.

Preferivelmente o material em folha na etapa (b) compreende duas camadas de re-forço encaixando uma camada de vedação, como descrito acima. Na modalidade preferida,uma camada de reforço interna, na forma em folha, é enrolada helicoidalmente em torno doenrolamento interno e do mandril; então a camada de vedação, na forma em folha, é enrola-da helicoidalmente em tomo da camada interna de reforço; então a camada externa de re-forço, na forma em folha, é enrolada em torno da camada de vedação. Usualmente diversascamadas de vedação seriam aplicadas.

Preferivelmente os enrolamentos internos e externos são aplicados em uma confi-guração helicoidal tendo o mesmo passo, e a posição das bobinas do enrolamento externoestá em aproximadamente metade da extensão de passo deslocada a partir da posição dasbobinas do enrolamento interno.

É possível que a mangueira seja removida do mandril antes da conexão de extre-midade ser disposta dentro da mesma. Alternativamente, a conexão de extremidade podeser disposta dentro do restante da mangueira mediante deslizamento do mandril interno aolongo da mesma até uma extremidade da mangueira, prendendo-se então o restante damangueira à conexão de extremidade enquanto que a conexão de extremidade e o restanteda mangueira permanecem sobre o mandril.

Nos aspectos da invenção descritos acima, cada um dos elementos de agarramen-to compreende, tipicamente, um arame helicoidalmente enrolado. As bobinas dos aramessão dispostas, tipicamente, de tal modo que as mesmas estão deslocadas, umas das outras,por uma distância correspondendo à metade do passo das bobinas. A finalidade dos aramesé a de agarrar o corpo tubular firmemente entre os mesmos para manter as camadas docorpo tubular intactas e para proporcionar integridade estrutural à mangueira. Os aramesinternos e externos podem ser, por exemplo, de aço doce, aço inoxidável austenítico ou a -lumínio. Se desejado, os arames podem ser galvanizados ou revestidos com um polímero.

Será considerado que embora os arames compondo os elementos de agarramentopossam ter uma considerável resistência à tensão, o arranjo dos arames em enrolamentossignifica que os elementos de agarramento podem se deformar ao serem submetidos à ten-são axial relativamente pequena. Qualquer deformação significativa nos enrolamentos rapi-damente destruirá a integridade estrutural da mangueira.

A mangueira de acordo com a invenção pode ser provida para uso em uma amplavariedade de condições, tais como temperaturas acima de IOO0C1 temperaturas a partir deO0C até IOO0C e temperaturas abaixo de O0C. Com uma escolha adequada de material, amangueira pode ser usada em temperaturas abaixo de -20°C, abaixo de -50°C ou mesmode -100°C. Por exemplo, para transporte de LNG, a mangueira pode ter que operar emtemperaturas inferiores a -170°C, ou ainda inferiores. Adicionalmente, também é considera-do que a mangueira pode ser usada para transportar oxigênio líquido (ponto de ebulição de-180°C), ou nitrogênio líquido (ponto de ebulição de -196°C), em cujo caso a mangueirapode precisar operar em temperaturas de -200°C ou inferiores.

A mangueira de acordo com a invenção também pode ser provida para uso em di-versos serviços diferentes. Tipicamente, o diâmetro interno da mangueira variaria de apro-ximadamente 51 mm até aproximadamente 610 mm, mais tipicamente a partir de aproxima-damente 203 mm até aproximadamente 406 mm. Em geral, a pressão de operação da man-gueira estaria na faixa a partir de aproximadamente 4,93 atmosferas até aproximadamente19,73 atmosferas, ou possivelmente até aproximadamente 24,67 atmosferas. Essas pres-sões são relacionadas à pressão de operação da mangueira, e não à pressão de ruptura (aqual deve ser várias vezes superior). A taxa de fluxo volumétrico depende do meio fluido, dapressão e do diâmetro interno. Taxas de fluxo a partir de 1000 m3/h até 12.000 m3/h sãotípicas.A mangueira de acordo com a invenção também pode ser provida para uso commateriais corrosivos, tais como ácidos fortes.

Faz-se agora referência aos desenhos anexos, nos quais:

A Figura 1 é um diagrama esquemático mostrando os esforços básicos aos quais amangueira de acordo com a presente invenção pode ser submetida, em operação;

A Figura 2 é uma vista em seção transversal esquemática de uma mangueira deacordo com a invenção;

A Figura 3 é uma vista em seção mostrando o arranjo de uma camada de reforçoda mangueira de acordo com a invenção;

A Figura 4A é uma vista em seção mostrando o arranjo de uma capa de reforço a-xial tubular da mangueira de acordo com a invenção, a capa de reforço axial estando emuma condição relaxada;

A Figura 4B é uma vista em seção mostrando o arranjo de uma capa de reforço a-xial tubular da mangueira de acordo com a invenção, a capa de reforço axial estando emuma condição apertada;

As Figuras 5A, 5B, 5C e 5D mostram quatro aplicações da mangueira de acordocom a presente invenção;

A Figura 6 é uma vista em seção transversal mostrando a camada de vedação deuma mangueira de acordo com a invenção;

A Figura 7 é uma vista em seção transversal mostrando em mais detalhe uma ca-mada de isolamento da mangueira da Figura 2; e

A Figura 8 é uma vista em seção transversal esquemática de uma conexão de ex-tremidade para uma mangueira, de acordo com a invenção.

A Figura 1 mostra os esforços aos quais uma mangueira H é normalmente subme-tida durante uso. O esforço de arco é designado pelas setas HS e é o esforço que atua tan-gencialmente em relação à periferia da mangueira Η. O esforço axial é designado pelas se-tas AS e é o esforço que atua axialmente ao longo da extensão da mangueira Η. O esforçode flexão é designado FS e é o esforço que atua transversalmente ao eixo longitudinal damangueira H quando a mesma é flexionada. O esforço de torção é designado TS e é umesforço de giro que atua sobre o eixo longitudinal da mangueira. O esforço de amassamentoé designado CS e resulta das cargas aplicadas radialmente ao exterior da mangueira H.

O esforço de arco HS é gerado pela pressão do fluido na mangueira Η. O esforçoaxial AS é gerado pela pressão do fluido na mangueira e também pela combinação do pesodo fluido na mangueira H e pelo peso da própria mangueira Η. O esforço de flexão FS écausado pela exigência de se flexionar a mangueira H para posicionar a mesma adequada-mente, e pelo movimento da mangueira H durante uso. O esforço de torção TS é causadopela torção da mangueira. Mangueira do estado da técnica é geralmente capaz de resistiraos esforços de arco HS1 aos esforços de flexão FS e aos esforços de torção TS1 mas émenos capaz de resistir aos esforços axiais AS. Por essa razão, quando as mangueiras doestado da técnica foram submetidas a grandes esforços axiais AS as mesmas geralmentetinham que ser sustentadas, para minimizar os esforços axiais AS.

O problema de resistir aos esforços axiais AS foi resolvido pela presente invenção.

Na Figura 2 uma mangueira de acordo com a invenção é designada genericamente pelonumerai 10. Para melhorar a clareza, o enrolamento das diversas camadas na Figura 2, enas outras figuras, não foi mostrado. A mangueira 10 compreende um corpo tubular 12 quecompreende uma camada interna 14 de reforço, uma camada externa 16 de reforço, e umacamada de vedação 18 encaixada entre as camadas 14 e 16. Uma capa 20 geralmente tu-bular, a qual proporciona reforço axial, é disposta em torno da superfície externa da camadaexterna 16 de reforço.

O corpo tubular 12 e a capa tubular 20 são dispostos entre um arame 22 interno he-Iicoidalmente enrolado e um arame externo 24 helicoidalmente enrolado. Os arames 22 e24, interno e externo, são dispostos de modo que os mesmos são deslocados um do outroem uma distância correspondendo à metade da extensão de passo das bobinas dos enro-lamentos.

Uma camada isolante 26 é disposta em torno do arame externo 24. A camada iso-Iante pode ser de um material isolante convencional, tal como uma espuma de plástico, oupode ser de um material descrito abaixo com relação à Figura 7.

As camadas de reforço 14 e 16 compreendem tecidos fiados de um material sintéti-co, tal como UHMWPE ou fibras de aramida. A Figura 3 ilustra a camada interna 14 de re-forço, a partir da qual será evidente que a camada interna 14 de reforço compreende fibras14a dispostas em uma direção W de urdidura, e as fibras 14b dispostas em uma direção Fde trama. Na Figura 3 apenas a camada 14 é mostrada, com a finalidade de mais clareza.

Descobrimos inesperadamente que a resistência axial da mangueira 10 pode ser aperfeiço-ada mediante disposição da camada interna 14 de reforço de tal modo que a direção W deurdidura esteja em um ângulo baixo, inferior a 20° e tipicamente em torno de 15° em relaçãoao eixo longitudinal da mangueira 10. Esse ângulo é indicado pelo símbolo a na Figura 3. Aestrutura e a orientação da camada externa 16 de reforço são substancialmente idênticas ada camada interna 14 de reforço; o ângulo a para a camada externa 16 de reforço pode sero mesmo que, ou diferente do, ângulo a para a camada interna 14 de reforço.

A camada 18 de vedação compreende uma pluralidade de camadas de películaplástica que são enroladas em torno da superfície externa da camada interna 14 de reforçopara proporcionar uma vedação hermética a fluido entre a camada interna 14 de reforço e acamada externa 16 de reforço.

A mangueira 10 inclui ainda uma camada 21 de reforço disposta entre a camada 20e os arames externos 24. A camada 21 de reforço pode ter características similares às dacamada 20 e do corpo tubular 12.

A capa tubular 20 é formada de dois conjuntos de fibra 20a e 20b que são trança-das para formar uma trança tubular. Isso é mostrado nas Figuras 4A e 4B - nessas Figurasapenas a capa tubular 20 é mostrada, com a finalidade de mais clareza. Há espaços 28 en-tre os conjuntos de fibras 20a e 20b de modo que quando a capa tubular 20 é submetida aesticamento axial, as fibras 20a e 20b podem se contrair, se deslocando para os espaços28. Isso atua de uma forma a tentar reduzir o diâmetro da capa tubular 20, o que faz comque a mesma seja apertada em torno do corpo tubular 12, aumentando desse modo a inte-gridade estrutural e a pressão de ruptura da mangueira 10. A Figura 4B mostra a capa tubu-lar 20 na condição apertada.

A camada de vedação 18 é mostrada em mais detalhes na Figura 6. A provisão dacamada de vedação 18 aperfeiçoa a resistência da mangueira em relação ao esforço deflexão FS e ao esforço de arco HS.

Como mostrado na Figura 8, a camada de vedação 18 compreende uma pluralida-de de camadas 18a de uma película feita de um primeiro polímero (tal como um UHMWPEaltamente orientado) intercalado com uma pluralidade de camadas 18b de uma película feitade um segundo polímero (tal como PFTE ou FEP), os dois polímeros tendo uma rigidez dife-rente. As camadas 18a e 18b foram enroladas em torno da superfície externa da camadainterna 14 de reforço para proporcionar uma vedação hermética a fluido entre a camadainterna 14 de reforço e a camada externa 16 de reforço. Como mencionado acima, as ca-madas 18a e 18b não têm necessariamente que ser dispostas de uma forma alternada. Porexemplo, todas as camadas 18a poderiam ser dispostas juntas, e todas as camadas 18bpoderiam ser dispostas juntas.

A camada isolante 26 é mostrada em mais detalhes na Figura 7, que mostra a ca-mada isolante 26 em mais detalhes. A camada isolante é voltada principalmente para o a-perfeiçoamento da resistência da mangueira em relação ao esforço de flexão FS1 e para oisolamento da mangueira.

A camada isolante 26 compreende uma camada interna 26a que é formada de umpoliuretano o qual foi pulverizado, despejado, ou de outra forma aplicado sobre o corpo tu-bular 12 e sobre o arame externo 24. Após endurecimento, a camada 26a de poliuretanoforma uma matriz sólida dentro da qual está embutido o arame externo 24. Isto ajuda a man-ter o arame externo 24 fixo em posição. Em uma modalidade preferida, a camada interna26a é provida com bolhas de ar.

A camada isolante 26 inclui uma camada 26b sobre a camada 26a. A camada 26bcompreende um tecido formado de fibras de basalto. A camada 26b proporciona a maioriadas propriedades de isolamento da mangueira 10.A camada isolante 26 inclui ainda uma camada 26c sobre a camada 26b. A camada26c compreende um UHMWPE tal como DYNEEMA ou SPECTRA. A finalidade da camada26c é principalmente a de proporcionar resistência contra esforços de arco e de flexão.

A camada isolante 26 inclui ainda uma camada de compressão 26d. A finalidade dacamada de compressão 26d é a de comprimir a camada 26b, uma vez que descobrimos queas propriedades de isolamento da camada 26b de tecido de basalto são muito aperfeiçoa-das sob compressão. A camada de compressão 26d pode, por exemplo, compreender umacorda ou cabo o qual é enrolado apertadamente em torno da camada 26c. Preferivelmente1a camada de compressão 26d compreende uma capa de reforço axial semelhante à capa 20descrita acima.

Uma camada de poliuretano adicional (não mostrada) contendo bolhas de gás podeser provida sobre a camada 26d para aperfeiçoar adicionalmente as propriedades de isola-mento e a flutuabilidade da mangueira 10. Uma camada de poliuretano ainda adicional (nãomostrada) que não contém bolhas de gás pode ser provida sobre a camada de poliuretanocontendo gás. A camada de poliuretano adicional poderia adicionalmente, ou em vez disso,ser provida dentro da camada 26d. Também é possível que a própria camada 26a contenhaas bolhas de gás.

A mangueira 10 pode ser fabricada através da seguinte técnica. Como uma primei-ra etapa o arame interno 22 é enrolado em torno de um mandril de suporte (não mostrado)para proporcionar um arranjo helicoidal tendo um passo desejado. O diâmetro do mandril desuporte corresponde ao diâmetro interno desejado da mangueira 10. A camada interna 14de reforço é então enrolada em torno do arame interno 22 e do mandril de suporte, de talmodo que a direção W de urdidura é ajustada no ângulo a desejado.

Diversas camadas das películas plásticas 18a, 18b compondo a camada de veda-ção 18 são então enroladas em torno da superfície externa da camada interna 14 de reforço.

Usualmente, as películas 18a e 18b teriam um comprimento substancialmente menor do queo comprimento da mangueira 10, de modo que diversas extensões separadas das películas18a e 18b teriam que ser enroladas em torno da camada interna 14. As películas 18a e 18bsão dispostas preferivelmente de uma forma alternada através da espessura da camada devedação 18. Tipicamente poderia haver cinco camadas separadas das películas 18a e 18batravés da espessura da camada de vedação.

A camada externa 16 de reforço é então enrolada em torno da camada de vedação18, de tal modo que a direção W de urdidura é ajustada no ângulo desejado (o qual pode sera, ou pode ser algum outro ângulo próximo de a). A capa 20 tubular de resistência axial épuxada sobre o lado externo da camada externa 16 de reforço. A camada 21 de reforço adi-cional é, então, enrolada em torno da capa 20. O arame externo 24 é então enrolado emtomo da camada 21 de reforço adicional, para proporcionar um arranjo helicoidal tendo umpasso desejado. O passo do arame externo 24 normalmente seria idêntico ao passo do a-rame interno 22, e a posição do arame 24 normalmente seria tal que os enrolamentos doarame 24 estariam deslocados a partir dos enrolamentos do arame 22 por uma distânciacorrespondendo à metade de uma extensão de passo; isso é ilustrado na Figura 2, onde aextensão de passo é designada p.

Uma resina de poliuretano é então pulverizada sobre a superfície externa da cama-da 21 de reforço para formar um revestimento de resina sobre a camada 21 de reforço esobre o arame externo 24. Pode-se então deixar a resina endurecer, para formar a camada26a. A resina pode ser impregnada com ar antes do endurecimento (tipicamente antes dapulverização ou pintura) para proporcionar bolhas de gás na mesma. A camada 26b de teci-do de basalto é então enrolada em torno da camada 26a de poliuretano, e a camada 26c deUHMWPE é então enrolada em torno da camada 26b. Finalmente, a camada 26d de com-pressão é aplicada sobre a camada 26c.

As extremidades da mangueira 10 podem ser vedadas mediante dobradura de umaluva sobre uma inserção dentro da mangueira 10. Essa terminação é geralmente aplicadaapós a mangueira 10 ter sido removida do mandril.

As extremidades da mangueira 10 podem ser vedadas utilizando-se a conexão deextremidade 200 mostrada na Figura 8. Na Figura 8, a mangueira 10 não é mostrada, com afinalidade de mais clareza. A conexão de extremidade 200 compreende um elemento 202interno tubular tendo uma extremidade 202a de mangueira e uma extremidade posterior202b. A conexão de extremidade 200 inclui ainda um elemento de vedação que compreendeum anel 204 de vedação PTFE e um anel 206 fendido, de aço inoxidável, em torno do anel204 de vedação PTFE.

A conexão de extremidade 200 inclui ainda um meio de transferência de carga quecompreende um elemento 208 de engate de mangueira, um elemento 210 de transferênciade carga e um elemento de extremidade na forma de uma chapa 212 no formato de disco. Oelemento de transferência de carga compreende uma chapa 214 no formato de disco e pelomenos uma haste 216 de transferência de carga. Na Figura 2 há duas das hastes 216, masé possível proporcionar três ou mais das hastes 216. Uma porca 218 de aperto é provida emcada haste 216. As chapas 212 e 214 têm aberturas 212a e 214a, respectivamente, parareceber as hastes 216.

As chapas 212 e 214 podem ser individualmente uma Simonplate, o elemento 202de engate de mangueira pode ser um Gedring e o anel 206 fendido pode ser um Ericring.

A chapa 212 é provida adicionalmente com aberturas 212b, e a extremidade poste-rior 202b do elemento interno 202 é provida com aberturas 202c. Parafusos 220 de fixaçãose estendem através das aberturas 202b e 212b para prender a chapa 212 à extremidadeposterior 202a do elemento interno 202. Na Figura 2, há dois parafusos de fixação 220 eaberturas associadas, mas será considerado que um número menor ou maior de parafusosde fixação 220 e aberturas associadas poderia ser provido.

O elemento 208 de engate de mangueira é provido com um recesso helicoidal in-terno na forma de entalhes 208a que são adaptados para receber o arame externo 24 damangueira 10 nos mesmos. O elemento interno 202 é provido com um recesso helicoidalexterno na forma de entalhes 202d que são adaptados para receber nos mesmos o arameinterno 22. Será visto a partir da Figura 2 que, de modo semelhante aos arames internos eexternos, 22 e 24, os entalhes 208a e 202d são espaçados em metade de uma extensão depasso p.

O elemento interno 202 é provido com duas projeções circunferenciais 202e asquais estão localizadas sob o anel de vedação 204. As projeções 202e servem para aperfei-çoar a vedação do elemento tubular 20 entre o elemento interno 202 e o anel de vedação204, e ajudam a impedir que o elemento tubular seja puxado inadvertidamente para fora daposição.

A mangueira 10 é presa à conexão de extremidade 200 como a seguir. O elementointerno 202 é enfiado na extremidade da mangueira 10, de modo que a mangueira 10 estejapróxima da chapa 212. O arame interno 22 é recebido nos entalhes 202d e o arame externo24 é recebido nos entalhes 208a. O arame interno 22 e o arame externo 24 são reduzidosde modo que eles não se estendem ao longo do elemento interno 202 além dos entalhes202d e 208a. O isolamento 26 também é reduzido até esse ponto. A camada interna 14 dereforço também é reduzida nesse ponto, ou em algum ponto antes da camada interna 14 dereforço atingir o anel de vedação 204. Isto significa que a camada de vedação 18 engatadiretamente a superfície externa do elemento interno 202. O restante do corpo tubular 12,contudo, pode se estender ao longo do elemento interno 202 entre o elemento interno 202 eo anel de vedação 204.

O elemento 208 de engate de mangueira é então apertado para fazer com que omesmo seja fixado sobre a mangueira 10 trazendo o mesmo para engate firme com a man-gueira 10. As porcas 218 são então apertadas, o que induz alguma tensão axial na man-gueira 10, desse modo compensando qualquer folga no sistema. Essas forças são transmi-tidas a partir do elemento 208 de engate de mangueira, para a chapa 214, para a haste 216,para a chapa 212, e para a extremidade posterior 202b do elemento interno 202. O elemen-to tubular 20 é puxado de volta sobre a superfície superior do elemento 208 de engate demangueira, e é preso às projeções 208b que se estendem a partir da superfície superior doelemento 208 de engate de mangueira.

O corpo tubular 12 se estende sob o anel de vedação 204. Após o elemento 208 deengate de mangueira e as porcas 218 terem sido apertados, o anel fendido 206 é apertadopara aumentar a força aplicada sobre o corpo tubular 12 pelo anel de vedação 204.A conexão de extremidade 200 é então resfriada até uma baixa temperatura medi-ante nitrogênio líquido. Isso faz com que o anel de vedação 204 se contraia relativamentemais do que o anel fendido 206, de modo que é reduzida a força compressiva aplicada so-bre o anel de vedação 204, pelo anel fendido 206. Enquanto o anel fendido 206 e o anel devedação 24 estão em uma temperatura relativamente baixa, o anel fendido 206 é outra vezapertado. A temperatura é então elevada até as condições ambientes, de modo que a forçacompressiva sobre o anel fendido aumenta em virtude da maior expansão do anel de veda-ção 204 em relação ao anel fendido 206.

Isso completa a conexão de extremidade para a mangueira 10. O elemento 208 deengate de mangueira proporciona alguma vedação da extremidade da mangueira 208, eajuda a admitir as forças axiais na mangueira 10 em torno do anel de vedação 204. O anelde vedação 204 proporciona o restante da vedação da mangueira 10.

As Figuras 5A a 5D mostram três aplicações para a mangueira 10. Em cada umadas Figuras 5A a 5C uma embarcação flutuante de produção, armazenamento e carrega-mento ao largo (FPSO) 102 é ligada a um transportador 104 de LNG por intermédio de umamangueira 10 de acordo com a invenção. A mangueira 10 carrega LNG a partir de um tan-que de armazenamento do FPSO 102 para um tanque de armazenamento do transportar104 de LNG. Na Figura 5A, a mangueira 10 está situada acima do nível 106 do mar. Na Fi-gura 5B, a mangueira 10 é submersa abaixo do nível 106 do mar. Na Figura 5C, a manguei-ra 10 flutua próximo à superfície do mar. Em cada caso a mangueira 10 carrega o LNG semqualquer suporte intermediário. Na Figura 5D o transportador de LNG é ligado a uma insta-lação 108 de armazenamento, baseada em terra através da mangueira 10.

A mangueira 10 pode ser usada para muitas outras aplicações diferentes das apli-cações mostradas nas Figuras 5A a 5C. A mangueira 10 pode ser usada em condições crio-gênicas e não criogênicas.

Será considerado que a invenção descrita acima pode ser modificada. Por exemplo,a capa tubular 20 poderia estar localizada fora do arame externo 24. Além disso, a manguei-ra 10 pode incluir camadas 14, 18 adicionais de reforço, camadas de vedação 16 e/ou capastubulares 20. Uma ou mais, ou até mesmo todas, as camadas de vedação 18a podem seruma película metálica revestida com polímero, ou película de polímero metalizada. Similar-mente, uma ou mais, ou até mesmo todas, as camadas de vedação 18b podem ser umapelícula metálica revestida com polímero ou película de polímero metalizada.

Claims (10)

1. Conexão de extremidade para terminar uma extremidade de uma mangueiracompreendendo um corpo tubular de material flexível disposto entre elementos de agarra-mento helicoidais interno e externo, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: umelemento interno adaptado para ser disposto pelo menos parcialmente no interior da man-gueira; um elemento de vedação adaptado para vedar pelo menos parte do corpo tubulartotalmente em torno da circunferência entre o elemento de vedação e o elemento interno; eum meio de transferência de carga separado adaptado para transferir cargas axiais entre amangueira e o elemento interno de tal modo que as ditas cargas axiais sejam desviadas emtorno do elemento de vedação a fim de reduzir, ou eliminar, a carga axial na mangueira en-tre o elemento de vedação e o elemento interno, e o elemento de vedação sendo adaptadopara vedar-se ao corpo tubular independentemente da aplicação de cargas axiais entre amangueira e o elemento interno.

2. Conexão de extremidade, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADApelo fato de que o elemento interno é substancialmente cilíndrico, e o elemento de vedaçãotem a forma de um anel adaptado para receber o elemento interno no mesmo, de modo queo corpo tubular possa ser fixado entre a superfície externa do elemento interno e a superfí-cie interna do anel.

3. Conexão de extremidade, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,CARACTERIZADA pelo fato de que o elemento de vedação compreende um anel de veda-ção interno e um anel fendilhado externo o qual pode ser apertado a fim de forçar o anel devedação em engate com o corpo tubular e o elemento interno.

4. Conexão de extremidade, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADApelo fato de que o anel fendilhado é de aço inoxidável e o anel de vedação é politetrafluo-roetileno.

5. Conexão de extremidade, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4,CARACTERIZADA pelo fato de que o meio de transferência de carga compreende um ele-mento de engate de mangueira, um elemento de transmissão de carga e um elemento ex-tremo fixados ao elemento interno, o arranjo sendo tal que o elemento de vedação é dispos-to entre o elemento de transmissão de carga e o elemento extremo, e o elemento de engatede mangueira e o elemento extremo sendo conectados através do elemento de transmissãode carga.

6. Conexão de extremidade, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADApelo fato de que o elemento de engate de mangueira é adaptado para engatar a mangueirade tal modo que pelo menos parte das forças axiais no interior da mangueira sejam transfe-ridas da mangueira para o elemento de engate de mangueira.

7. Conexão de extremidade, de acordo com a reivindicação 5 ou 6,CARACTERIZADA pelo fato de que o elemento interno e o elemento de engate de man-gueira incluem, cada um, uma parte configurada para receber os arames interno e externoda mangueira.

8. Conexão de extremidade, de acordo com a reivindicação 5, 6 ou 7,CARACTERIZADA pelo fato de que o elemento de transferência de carga compreende umachapa de transferência de carga tendo uma abertura adaptada para receber a mangueiraatravés da mesma, a chapa tendo uma superfície engatável com o elemento de engate demangueira, pelo que cargas podem ser transferidas do elemento de engate de mangueirapara a chapa.

9. Conexão de extremidade, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADApelo fato de que o elemento de transferência de carga inclui adicionalmente uma haste detransferência de carga fixada entre a chapa e o elemento extremo para transferir cargas dachapa para o elemento extremo.

10. Conexão de extremidade, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-9, CARACTERIZADA pelo fato de que o elemento interno tem uma extremidade de man-gueira, a qual é adaptada para se estender no interior de uma parte extrema da mangueira,e uma extremidade de cauda distante da extremidade da mangueira, e o elemento extremosendo disposto em um lado do elemento de vedação, adjacente à extremidade de cauda, eo elemento de engate de mangueira sendo disposto no outro lado do elemento de vedaçãoadjacente à extremidade de mangueira.