BR112017003221B1

BR112017003221B1 - Membro de fixação para um tubo flexível

Info

Publication number: BR112017003221B1
Application number: BR112017003221-0A
Authority: BR
Inventors: James Francis William Kingston; Lee McDERMOTT
Original assignee: Matrix Composites And Engineering Limited
Priority date: 2014-08-19
Filing date: 2015-08-12
Publication date: 2022-03-15
Also published as: US10221967B2; AU2015306064A1; AU2015306064C1; BR112017003221A2; EP3183412A1; US20170204992A1; EP3183412B1; WO2016025978A1; AU2015306064B2; EP3183412A4

Abstract

A presente invenção refere-se a um membro de fixação para um tubo flexível para proporcionar um flange de suporte de carga sobre um tubo flexível permitindo a jaquetas de flutuação serem unidas ao mesmo. O membro de fixação tem um eixo longitudinal posicionado para se estender ao longo do comprimento do tubo flexível e um eixo radial sendo perpendicular ao eixo longitudinal. Adicionalmente o membro de fixação compreende: uma pluralidade de elementos de membro de fixação separados sendo em conjunto suportados em uma disposição radial se estendendo pelo menos parcialmente em torno do eixo longitudinal; meios de engajamento localizados entre os elementos de membro de fixação vizinhos para interconectar de forma móvel os elementos de membro de fixação; e uma tira sendo adaptada para circundar os elementos de membro de fixação, quando em uso, para exercer uma força de compressão sobre os mesmos. Também é proporcionado um elemento de membro de fixação para o uso na aqui acima mencionado membro de fixação.

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção se refere a um membro de fixação para um tubo flexível.

[002] Mais particularmente, a presente invenção se refere a um membro de fixação para um tubo flexível para proporcionar um flange de suporte de carga no tubo flexível permitindo jaquetas de flutuação ser ali ajuntadas.

Antecedentes da Invenção

[003] Nas operações envolvendo a produção submarina de gás e de óleo, é proporcionado um tubo flexível ou um umbilical, referido a como um elevador, o qual é usado para enviar o produto, energia e comunicações entre as facilidades no leito do mar e a superfície. Os elevadores requerem certa força-resistência e rigidez, mas também devem permanecer flexíveis para desviar os efeitos das correntes marítimas. Com tal, os elevadores são normalmente proporcionados na forma de um produto com camadas múltiplas incluindo uma manga termoplástica externa ao redor de uma teia interna de fios com armadura de aço. Uma desvantagem resultante pé que os elevadores são um tanto quanto pesados e geram uma grande quantidade de tensão sobre o seu suporte.

[004] O peso do elevador pode ser desviado por intermédio de jaquetas de flutuação no elevador sem localizações selecionadas. Com o objetivo de prevenir com que as jaquetas de flutuação deslizem em um sentido para cima ao longo do elevador, membros de fixação são fixadas no elevador em localizações selecionadas e as jaquetas de flutuação são embrulhadas ao redor dos membros de fixação. É adicionalmente preferido que os membros de fixação sejam capazes de exercer uma força suficiente por sobre o elevador para prevenir vazamentos por meio de fricção da manga termoplástica do elevador sobre a sua teia interna.

[005] Os tipos conhecidos de membros de fixação consistem de alguns corpos volumosos no formato de um C formando uma abertura cilíndrica tendo um diâmetro interno correspondente ao diâmetro externo do elevador, e o qual pode ser ajuntado, um ao outro, ao longo de um lado por intermédio de uma braçadeira. Quando em uso, os corpos no formato de um C são posicionados para circundar o elevador e então, ser preso no elevador, tanto por intermédio de aparafusamento das extremidades livres do membro de fixação juntamente ou por rodear os corpos no formato de C com uma banda de compressão que é assim apertada.

[006] Uma desvantagem de usar tais corpos com um formato de C volumosos em um membro de fixação é que o membro de fixação não é facilmente adaptado para o uso em elevadores tendo diferentes diâmetros. Também, os membros de fixação são relativamente pesados e difíceis de fabricação devido ao volume dos corpos com um formato de C.

[007] Estas desvantagens aqui acima mencionadas foram pelo menos parcialmente superadas por intermédio da formação do membro de fixação a partir de uma pluralidade de pequenos elementos, os quais são posicionados em uma disposição de elementos de forma radial circundando o elevador e são suportados e ajuntados por intermédio da banda de compressão. Todavia, foi descoberto que tal disposição de elementos de membro de fixação pode ser de difícil manuseio devido à ausência de definição estrutural quando está em repouso, por exemplo, antes de ser montada por sobre o elevador, resultante a partir da flexibilidade inerente no interior da banda de compressão.

[008] É um objetivo de a presente invenção sugerir um membro de fixação para um tubo flexível a qual auxiliará, pelo menos parcialmente, em superar estes problemas.

Sumário da Invenção

[009] De acordo com um aspecto da presente invenção, é proporcionad0 um membro de fixação para um tubo flexível, o membro de fixação tendo um eixo longitudinal posicionado para se estender ao longo do comprimento do tubo flexível e um eixo radial sendo perpendicular ao eixo longitudinal, o membro de fixação compreendendo:

[010] Uma pluralidade de elementos de membro de fixação separados sendo suportados em conjunto em uma disposição de elementos radiais se estendendo, pelo menos parcialmente, em torno do eixo longitudinal;

[011] Meios de engajamento localizados entre os elementos de membro de fixação vizinhos para interconectar de forma móvel os elementos de membro de fixação; e

[012] Uma tira sendo adaptada para circundar os elementos de membro de fixação, em uso para exercer uma força de compressão sobre os mesmos.

[013] Cada um dos elementos de membro de fixação pode ter um a forma de cunha na sua vista de extremidade.

[014] A forma de cunha pode se estender através de um arco radial de entre 5° a 20°.

[015] A forma de cunha pode se estender através de um arco radial de substancialmente 8°.

[016] Cada um dos elementos de membro de fixação pode ter uma face interna para o engate do tubo flexível, a face interna sendo côncava, ou convexa ou planar.

[017] A face interna pode compreender uma interface para aumentar o ajuste ou conformidade do elemento de membro de fixação e do membro de fixação com o tubo flexível.

[018] A interface pode ser uma tira elasticamente deformável disposta ao longo de um comprimento da face interna.

[019] Cada um dos elementos de membro de fixação pode ter uma face externa para o engate com a tira, a face externa tendo uma ranhura para receber a tira.

[020] A tira pode ser restrita contra a face externa por intermédio de projeções se estendendo a partir da face externa, sob a qual quinas opostas de projeções da tira são localizadas de forma deslizante.

[021] Cada um dos elementos de membro de fixação pode incluir faces laterais opostas, nas quais os meios de engajamento incluem uma formações macho e fêmea correspondentes proporcionadas sobre cada uma das faces laterais.

[022] As formações macho e fêmea podem ser integralmente formadas sobre cada uma das faces laterais.

[023] As formações macho e fêmea podem ser posicionadas para permitir um movimento pivotante entre os elementos de membro de fixação vizinhos em torno do eixo longitudinal.

[024] O membro de fixação pode incluir amortecedores espaçadores proporcionados entre os elementos de membro de fixação vizinhos.

[025] Os amortecedores podem ser elasticamente deformáveis.

[026] Os amortecedores podem ser ajuntados a ou integralmente formados com os elementos de membro de fixação.

[027] Um número de amortecedores discretos pode ser proporcionado, nos quais os amortecedores radialmente envolvem os meios de engajamento.

[028] Os elementos de membro de fixação podem ser suportados em conjunto por ser montados sobre pelo menos um filamento.

[029] Cada um dos elementos de membro de fixação pode incluir uma passagem transversal para receber o filamento.

[030] A passagem pode se estender através dos meios de engajamento.

[031] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção, é proporcionado um elemento de membro de fixação para o uso no membro de fixação conforme é aqui descrito.

Breve Descrição dos Desenhos

[032] A presente invenção será agora descrita, por meio de exemplo, com referência aos desenhos acompanhantes, nos quais:

[033] a Figura 1 é uma vista em perspectiva de um membro de fixação para um tubo flexível de acordo com uma realização da invenção;

[034] a Figura 2 é uma vista em perspective ampliada de um elemento de membro de fixação do membro de fixação mostrada na Figura 1;

[035] a Figura 3 é uma vista lateral do elemento de membro de fixação visto ao longo da seta indicativa III na Figura 2; e

[036] a Figura 4 é uma vista de extremidade do elemento de membro de fixação visto ao longo da seta indicativa IV na Figura 2.

Descrição Detalhada da Realização Preferida

[037] Com referência a Figura 1 dos desenhos, é mostrado um membro de fixação de acordo com a invenção, sendo geralmente indicado pelo número de referência 10. O membro de fixação 10 é adaptada para ser fixada a um tubo flexível ou elevador 12 para formar e para proporcionar um, flange de suporte de carga sobre o elevador 12, desta forma permitindo jaquetas de flutuação (não mostradas) serem ajuntadas ao elevador 12. Embora apenas uma curta seção do elevador 12 é mostrada, o elevador 12 pode ter qualquer comprimento adequado e tem convencionalmente a forma de um tubo cilíndrico.

[038] O membro de fixação 10 tem um formato substancialmente de anel e é formada por intermédio de uma pluralidade de elementos de membro de fixação formatados como calços discretos 14 que são ajuntados em uma disposição radial conforme será adicionalmente descrito daqui por diante. Embora o membro de fixação 10 é mostrada como um anel incompleto se estendendo apenas parcialmente em torno do elevador 12, elementos de membro de fixação adicionais 14 podem ser adicionados o membro de fixação 10 para fechar completamente o anel.

[039] O membro de fixação 10 tem um eixo longitudinal 16 posicionado para se estender, quando em uso, ao longo do comprimento do elevador 12 e adicionalmente tem um eixo radial 18 sendo perpendicular ao eixo longitudinal e sendo posicionada para coincidir com o eixo radial do elevador 12.

[040] O membro de fixação 10 inclui uma tira de tensão 20 ao circundando os elementos de membro de fixação 14. A tira 20 tem extremidades enlaçadas opostas 22, através de cada uma das quais se estende uma barra de tensão transversal 24. As barras 24 projetam além da tira 20 e podem ser ajuntada, uma a cada uma das outras, via as extremidades que projetam por intermédio de parafusos 26. Quando em uso, as barras 24 são puxadas em um sentido uma a outra para apertar a tira 20 em torno dos elementos de membro de fixação 14, desta forma forçando um engate de fricção não deslizante entre os elementos de membro de fixação 14 e o elevador 12, daí por diante as barras 24 são presas em conjunto por intermédio dos parafusos 26 para manter a tensão no interior da fita 20.

[041] Agora com referência as Figuras de 2 a 4, é mostrado um elemento de membro de fixação individual 14. O elemento de membro de fixação 14 tem uma face interna 28 para escorar contra o elevador 12 e uma face externa 30 para receber a tira 20. O elemento de membro de fixação 14 tem o formato de um calço quando visto na vista de extremidade (conforme a Figura 4), com a face interna 28 tendo uma largura menor do que a face externa 30. Adicionalmente, o elemento de membro de fixação 14 tem duas faces laterais 32, 34 que são rotativamente simétricas em torno do eixo radial 18.

[042] Dependendo do tamanho do diâmetro do membro de fixação 10 a ser montada, o a forma de cunha do elemento de membro de fixação 14 pode se estender através de um arco entre 5° a 20°. Na realização mostrada, o a forma de cunha do elemento de membro de fixação 14 se estende através de um arco de cerca de 8°, por exemplo, sendo o ângulo relativo entre as faces laterais opostas 32 e 34.

[043] A face interna 28 pode ser formatada para ser côncava, ou convexa ou planar, a seleção do formato apropriado sendo dependente da aplicação específica para o membro de fixação 10 e a quantidade de pressão requerida para ser aplicada no elevador 12. De acordo com uma realização preferida da presente invenção, a face interna 28 compreende uma interface (não mostrada) disposta como uma camada adicional montada sobre a face interna 28. A interface compreende um material elasticamente deformável, preferivelmente borracha, para intensificar a conformidade do elemento de membro de fixação 14 e do membro de fixação com o elevador 12 conforme o elevador 12 e/ou a estrutura de tubo de base, por exemplo, dobras, flexionam embaixo do membro de fixação 10. É preferido que a interface seja proporcionada como uma tira compreendendo uma seção cruzada quadrilateral substancialmente disposta ao longo de todo o comprimento da face interna 28.

[044] Com uma referência em particular a Figura 3, a face externa 30 tem um canal central 36, tendo flanges opostas 38 sobre cada um dos lados do canal 36. Quando o membro de fixação 10 é montada, os respectivos canais 36 dos elementos de membro de fixação 14 vizinhos cooperam para formar uma fenda com forma de circunferência (por favor, refira-se a Figura 1), sendo adaptada para receber a tira 20. Nos lados opostos do canal 36, abas 42 projetam a partir de qualquer um dos flanges e se estendem no canal 36. As abas 42 são espaçadas se afastando a partir do piso do canal 44 e cada uma delas define um recesso 46 no qual as bordas externas da tira 20 podem se localizadas para auxiliar em manter a tira 20 no interior do canal 36 e na ranhura na forma de circunferência 40.

[045] Adicionalmente, o elemento de membro de fixação 14 inclui um plugue 48 e um soquete 50 proporcionados sobre e integralmente formados com cada uma das faces laterais 32 e 34. O plugue 48 e o soquete 50 são formatados correspondentemente um ao outro e são espaçados de forma eqüidistante a partir de ambos a face interna 28 e o eixo radial 18. Assim sendo, o plugue 48 sobre a face lateral 32 é alinhado oposto ao soquete 50 sobre a face lateral oposta 34.

[046] Na realização ilustrada, o plugue 48 e o soquete 50 são centralmente alinhados com os flanges 38. Quando o membro de fixação 10 é montada, o plugue 48 de um elemento de membro de fixação 14 é ali recebido e engata com o soquete 50 do seu elemento de membro de fixação 14 vizinho, e vice e versa de tal maneira a interconectar os elementos de membro de fixação 14 vizinhos. O plugue 48 e o soquete 50 são, preferivelmente, semicilíndricos ou no formato de um arco para permitir um movimento levemente pivotante entre os elementos de membro de fixação 14 vizinhos ao redor de um eixo, por exemplo, apenas relativo ao eixo longitudinal 16 (conforme é visto na Figura 1), mas não relativo ao eixo radial 18.

[047] Em outras realizações, não ilustradas nos desenhos, é previsto que o plugue 48 pode ser substituído para um soquete 50 similar adicional e que um membro de interconexão independente, por exemplo, uma esfera ou um disco/roda cilíndrica, será recebido em ambos os soquetes 50 entre os elementos de membro de fixação 14 vizinhos. Ainda adicionalmente, é previsto que o elemento de membro de fixação 14 pode ter apenas um simples plugue de interconexão 48 e um soquete 50, por exemplo, uma face lateral 32 terá apenas um plugue e a face lateral oposta terá apenas um soquete. Em tal realização, o plugue e o soquete serão alinhados ao longo do eixo radial 18 (todavia, em tal caso não haverá mais uma simetria rotativa em torno do eixo radial 18).

[048] O elemento de membro de fixação 14 inclui dois amortecedores espaçadores 52, 54 respectivamente sobre cada uma das faces laterais 32 e 34, com amortecedores perfeitamente eretos nas faces laterais 32, 34. Os amortecedores 52, 54 espaçam os elementos de membro de fixação 14 vizinhos levemente espaçados um a partir do outro.

[049] Os amortecedores 52, 54 são mostrados sendo proporcionados sobre o mesmo lado do eixo radial 18 como o soquete 50, todavia, os mesmos também poderiam ser proporcionados sobre o lado do plugue do eixo radial 18. Um amortecedor 52 é fixado a uma bossa 53, sendo localizada entre o soquete 50 e a face externa 30. O outro amortecedor 54 é fixado a uma bossa 56 sendo localizada entre o soquete 50 e a face interna 28. Assim sendo, os amortecedores 52, 54 envolvem radialmente o soquete 50 quando o membro de fixação 10 é montada.

[050] Sobre o lado oposto do eixo radial 18 para os amortecedores 52, 54 e de forma equidistante espaçados entre os mesmos, o elemento de membro de fixação 14 tem escoras 58, 60 contra as quais os amortecedores 52, 54 de um elemento de membro de fixação 1 vizinho escorará quando o membro de fixação 10 é montada.

[051] Os amortecedores 52, 54 são preferivelmente feitos de um material elasticamente compressível. Embora os amortecedores 52, 54 são ilustrados de forma toroidal, quaisquer outros formatos de amortecedores também poderiam ser usados, por exemplo, circular.

[052] É previsto que os elementos de membro de fixação 14 sejam feitos a partir de um material termoplástico por intermédio de moldagem por injeção. É adicionalmente previsto que os amortecedores 52, 54 poderiam ser moldados em conjunto com os elementos de membro de fixação 14 em um processo de moldagem de duas etapas de injeção.

[053] Para evitar empenamento do material plástico durante o processo de fabricação, os elementos de membro de fixação 14 deveriam, preferivelmente, ter uma espessura de corpo menor do que 10 mm. Todavia, tal espessura fina de corpo reduz a rigidez estrutural dos elementos de membro de fixação 14 e limita a quantidade de força de compressão que os mesmos podem suportar, quando em uso, sendo aplicada por intermédio da tira 20 antes de ser esmagada. Assim sendo, um número de nervuras de fortalecimento 62 são proporcionadas sobre cada uma das faces laterais 32, 34.

[054] O elemento de membro de fixação 14 tem duas passagens 64, 66 (por favor, refira-se a Figura 3), cada uma delas se estendendo centralmente através do plugue 48 e do soquete 50 através dos quais filamentos (não mostrado) podem ser entrelaçados para montar o membro de fixação 10. Os filamentos são afrouxados por sobre os elementos de membro de fixação 14 terminais em qualquer extremidade do membro de fixação 10. Vantajosamente, esteios 68 (por favor, refira-se a Figura 1) podem ser proporcionados nas extremidades terminais do membro de fixação 10 para auxiliar na preservação do alinhamento radial dos elementos de membro de fixação 14. Desta maneira os elementos de membro de fixação 14 podem ser retidos com um formato na forma de C do membro de fixação montada 10 com seus plugues 48 e soquetes 50 interconectando de forma não apertada mesmo antes da montagem do elevador 12.

[055] Os filamentos serão amarrados e apertados de tal maneira que permitam aos elementos de membro de fixação 14 mover relativamente um ao outro, por intermédio da rotação em torno dos plugues 48 e por compressão correspondente dos amortecedores 52, 54. Desta forma, as extremidades terminais do membro de fixação 10 pode ser partida suficientemente para permitir o membro de fixação 10 ser montada por sobre o elevador 12. Por intermédio dos elementos de membro de fixação 14 sendo pivotante em torno dos plugues cilíndricos de interconexão 48 e soquetes 50, os amortecedores 54 são comprimidos e é permitido aos amortecedores 52 expandir para abrir o membro de fixação 10 suficientemente para permitir a mesma ser montada por sobre o elevador 12, mas sem que os plugues 48 desengatem a partir dos soquetes 50.

[056] Daí por diante, a tira 20 é fixada e apertada, algo que reduz o tamanho radial do membro de fixação 10 de tal forma que a mesma trava imovelmente por sobre o elevador 12. O tamanho radial do membro de fixação 10 é reduzido ambos por intermédio de puxar as extremidades terminais do membro de fixação 10 mais próximas, uma da outra, e também por intermédio da compressão dos amortecedores 52, 54 para reduzir o espaçamento entre os elementos de membro de fixação 14 vizinhos.

[057] Em uma realização adicional, é previsto que os amortecedores 52, 54 podem ser membros rígidos capazes de ser destrutivamente esmagados durante o aperto da tira 20.

[058] Modificações e variações conforme seriam aparentes para um indivíduo com especialização na técnica são considerados como algo dentro do escopo da presente invenção.

Claims

1. Membro de fixação para um tubo flexível, o membro de fixação tendo um eixo longitudinal posicionado para se estender ao longo do comprimento do tubo flexível e um eixo radial sendo perpendicular ao eixo longitudinal, o membro de fixação caracterizado pelo fato que compreende: uma pluralidade de membros de fixação (10) separados, cada um tendo uma passagem transversal fechada, referida pluralidade de membros de fixação (10) separados sendo suportada conjuntamente em uma disposição radial por intermédio de um filamento se estendendo através da passagem transversal fechada e pelo menos parcialmente em torno do eixo longitudinal (16); um dispositivo de encaixe localizado entre membros de fixação (10) vizinhos da pluralidade de membros de fixação separados para interconectar de uma forma móvel membros de fixação vizinhos; e uma tira (20) adaptada para circundar a pluralidade de membros de fixação (10) separados, em uso para exercer uma força de compressão sobre os mesmos, no qual cada um dos membros de fixação compreende faces laterais, e no qual o dispositivo de encaixe compreende formações de plugue e soquete proporcionados sobre cada uma das faces laterais.

2. Membro de fixação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que cada um dos membros da pluralidade de membros de fixação (10) separados tem o formato de uma cunha (14) em uma vista de extremidade.

3. Membro de fixação de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato que a forma de cunha (14) se estende através de um arco radial entre 5 graus a 20 graus.

4. Membro de fixação de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato que a forma de cunha (14) se estende através de um arco radial de 8 graus.

5. Membro de fixação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que cada um dos membros de fixação (10) compreende uma face interna (28) para o encaixe do tubo flexível (12).

6. Membro de fixação de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato que a face interna (28) compreende uma interface para aumentar a conformidade do membro de fixação (10) com o tubo flexível (12).

7. Membro de fixação de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato que a interface é uma tira deformável e resiliente disposta ao longo de um comprimento da face interna (28).

8. Membro de fixação de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato que a face interna (28) é plana.

9. Membro de fixação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que cada um dos membros de fixação (10) compreende uma face externa (30) para encaixar com a tira (20), a face externa (30) tendo uma ranhura (36) para receber a tira (20).

10. Membro de fixação de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato que a tira (20) é contida contra a face externa (30) por projeções (42) se estendendo a partir da face externa (30), sob as quais a tira (20) é posicionada de uma forma deslizante.

11. Membro de fixação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que um passagem transversal (36) fechada se estende através do dispositivo de encaixe.

12. Membro de fixação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que as formações de plugue e de soquete são arranjadas para permitir o movimento pivotante ao redor do eixo longitudinal entre os membros de fixação (10) vizinhos.

13. Membro de fixação de acordo com a reivindicação 1, adicionalmente compreendendo um amortecedor de espaçamento (52, 54) proporcionado entre membros de fixação (10) vizinhos.

14. Membro de fixação de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato que o amortecedor (52, 54) é resilientemente deformável.

15. Membro de fixação de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato que o amortecedor (52, 54) é fixado aos membros de fixação (10).

16. Membro de fixação de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato que o amortecedor (52, 54) é integralmente formado com os membros de fixação (10).

17. Membro de fixação de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato que o amortecedor (52, 54) compreende um número discreto de amortecedores radialmente montados no dispositivo de encaixe (12).