BR112020001613B1 - Sistema de bomba para manuseio de um meio pastoso - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE BOMBA PARA MANUSEIO DE UM MEIO PASTOSO se refere a um sistema de bomba para manipular um meio de pastoso, o sistema de bomba compreendendo uma unidade de bomba consistindo em pelo menos duas bombas alternativas de descolamento positivo para a lama, sendo ambas as bombas dispostas para alternar a entrada de meio pastoso através de uma entrada de sucção de lama e descarga do meio pastos através de uma saída de descarga de lama; uma unidade de acionamento de bomba para acionar as pelo menos duas bombas alternativas de deslocamento positivo da referida unidade de bomba; bem como uma unidade de bomba de amortecimento de lama para amortecer as pulsações de descarga no meio pastoso sendo bombeado.

Description

CAMPO DE APLICAÇÃO

[0001] A presente invenção, refere-se a um sistema de bomba para manusear um meio pastoso, o sistema de bomba, compreendendo uma unidade de bomba, consistindo em pelo menos duas bombas alternativas de deslocamento positivo de lama, sendo, ambas as bombas, dispostas para alternar a entrada de meio pastoso, através de uma entrada de sucção de meio pastoso e descarga de meio pastoso através de uma saída de descarga de lama; uma unidade de acionamento de bomba, para acionar as pelo menos duas bombas alternativas de deslocamento positivo, da referida unidade de bomba; bem como, uma unidade de bomba de amortecimento de lama, para amortecer as pulsações de descarga no meio pastoso sendo bombeado.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Nas bombas alternativas de deslocamento positivo, um elemento de deslocamento, como um pistão ou êmbolo, sofre um movimento alternativo dentro de uma carcaça do cilindro, permitindo que o deslocamento positivo do meio de lama seja manipulado (deslocado ou bombeado). Numa modalidade particular da bomba alternativa, o movimento alternativo do elemento de deslocamento, é gerado por um mecanismo que transfere o movimento rotativo do mecanismo da unidade de acionamento da bomba, para um movimento alternativo do elemento de deslocamento. Modalidades particulares deste mecanismo podem incluir eixo de manivela, eixo excêntrico, eixo de cames ou mecanismos de disco de came, por exemplo, conforme divulgado na Figura 1 da WO/2011/126367.

[0003] Em outra modalidade da bomba de movimento alternativo, o movimento alternativo do elemento de deslocamento, é gerado pelo movimento de rotação do mecanismo da unidade de acionamento da bomba, que aciona um motor de acionamento hidráulico, que por sua vez desloca um meio hidráulico através de um sistema de tubulação hidráulica, de e para o bombeamento em movimento alternativo de deslocamento positivo.

[0004] Tais bombas alternativas de deslocamento positivo são usadas para bombear meios pastoso contra pressão relativamente alta, quando comparados a bombas centrífugas de estágio único, por exemplo. Outras características dessas bombas alternativas de deslocamento positivo incluem uma vazão mais constante e precisa, mas uma capacidade de vazão relativamente baixa quando comparada às bombas centrífugas. Quando os requisitos de fluxo de uma aplicação típica não podem ser atendidos com uma única bomba, várias bombas de deslocamento positivo podem ser dispostas em paralelo, de maneira que suas entradas de sucção e/ou saídas de descarga, sejam conectadas e combinadas em uma única linha de sucção e/ou descarga. Isso significa, que o fluxo total das bombas individuais, pode atender aos requisitos de fluxo total da aplicação. A combinação das bombas de deslocamento individuais e das linhas de sucção e descarga interconectadas, forma um sistema de bombeamento.

[0005] Devido aos ciclos individuais de cada uma das bombas de deslocamento positivo, o fluxo de saída da lama, na saída de descarga apresenta pulsações, devido a uma pequena queda no fluxo de saída no momento em que uma bomba de deslocamento muda de seu curso de descarga para seu curso de sucção, enquanto a outra bomba de deslocamento muda do seu curso de sucção para o seu curso de descarga e vice-versa. Um fluxo quase livre de pulsação na saída de descarga é obtido com a implementação da chamada unidade de bomba de amortecimento de lama.

[0006] Essa unidade de bomba de amortecimento de lama, é conectada à saída de descarga e amortece as ditas pulsações de descarga no meio pastoso sendo bombeado, adicionando uma quantidade subsequente de meio pastoso ao fluxo de saída no momento da referida troca de fase de cada uma das bombas de deslocamento positivo.

[0007] A operação dos sistemas de bomba atualmente conhecidos, que implementam uma unidade de bomba de amortecimento de lama, com base na expansão de nitrogênio e/ou acionamentos hidráulicos, separados de cada uma das bombas de deslocamento positivo e o ciclo da bomba da unidade de amortecimento de lama são ineficientes. Isso resulta, em pulsações ainda significativas no fluxo da saída de descarga, além da alteração contínua da carga do motor da unidade de acionamento da bomba, resultando em cargas de pico de energia e falta de energia. Esse fenômeno reduzirá significativamente a expectativa de vida útil dos componentes, em particular a da unidade de acionamento da bomba e, como tal, as especificações dos componentes da unidade de acionamento precisam se basear nessas flutuações. Em particular, a especificação e o tamanho dos vários componentes precisam ser maiores para garantir um funcionamento e uma vida útil adequados.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0008] Em um primeiro aspecto, modalidades são divulgadas de um sistema de bomba para bombear um meio pastoso, o sistema de bomba compreendendo:

[0009] uma unidade de bomba, que consiste em pelo menos duas bombas alternativas de deslocamento positivo, sendo ambas as bombas dispostas para alternar a entrada de meio pastoso, através de uma entrada de sucção de lama, e descarga de meio pastoso, através de uma saída de descarga lama;

[0010] uma unidade de acionamento de bomba, para acionar as pelo menos duas bombas alternativas de deslocamento positivo, da referida unidade de bomba; assim como;

[0011] uma unidade de bomba de amortecimento de lama, para amortecer as pulsações de descarga no meio pastoso sendo bombeado;

[0012] em que a unidade de acionamento da bomba, está disposta para acionar alternativamente as pelo menos duas bombas alternativas de deslocamento positivo e a unidade de bomba de amortecimento de lama.

[0013] Com isso, é obtida uma construção simplificada, com uma carga de motor mais constante, limitando os picos de carga de energia e a queda de energia, além de limitar a parada e prolongar a expectativa de vida dos componentes.

[0014] O benefício mencionado, acima é ainda garantido pois, em um aspecto adicional do sistema de bomba, a unidade de acionamento da bomba, compreende pelo menos um motor de acionamento principal e também pelo menos dois motores de acionamento hidráulico, cada um dos referidos pelo menos dois motores de acionamento hidráulico, sendo acoplados a um eixo de acionamento de saída do referido pelo menos um motor de acionamento principal e, em que, cada um dos referidos pelo menos dois motores de acionamento hidráulico, está disposto no acionamento da unidade de bomba e da unidade de bomba de amortecimento, respectivamente. Este exemplo simplifica ainda mais a construção, garante uma carga constante do motor da unidade de acionamento da bomba, assim como um fluxo constante de lama e um uso constante de energia, limitando assim as cargas de pico de potência, a queda de energia e a paralisação.

[0015] Num aspecto adicional da invenção, a unidade de bomba de amortecimento compreende uma bomba de amortecimento de deslocamento positivo alternativo para ingestão alternada de meio de pastoso através de uma entrada interconectada com a referida saída de descarga de lama. Em particular, a referida bomba de amortecimento de deslocamento positivo alternativo compreende um pistão/cilindro de amortecimento hidráulico, bem como um pistão/cilindro de amortecimento de lama. Os pistões do pistão/cilindro de amortecimento hidráulico e de lama sendo interconectados e o referido pistão/cilindro de amortecimento hidráulico sendo acionado pelo referido pelo menos um motor de acionamento hidráulico da referida unidade de acionamento de bomba.

[0016] Mais particularmente, a bomba de amortecimento deslocamento positivo alternativo compreende um pistão/cilindro de amortecimento hidráulico adicional sendo acionado pelo referido pelo menos um motor de acionamento hidráulico da referida unidade de acionamento de bomba, bem como uma linha de amortecimento hidráulico, interconectando os dois cilindros do pistão/cilindros de amortecimento hidráulico opostos do seu lado do pistão (e de fato no lado da haste).

[0017] Com isso, é obtido um amortecimento mais eficaz das pulsações no fluxo de saída do meio de lama a ser manipulado, utilizando uma unidade de acionamento de energia principal para o sistema de bomba completo.

[0018] Em ainda outro exemplo, cada bomba de deslocamento positivo alternativo de lama compreende, um pistão/cilindro hidráulico, bem como um pistão/cilindro de lama, os pistões do pistão/cilindro hidráulico e de lama sendo interconectados e o pistão/cilindro hidráulico sendo acionado pelo referido pelo menos um motor de acionamento hidráulico da referida unidade de acionamento da bomba.

[0019] Mais particularmente, uma linha hidráulica interconecta os cilindros do pistão/cilindros hidráulicos de pelo menos duas bombas alternativas de deslocamento positivo de lama, opostas ao seu lado do pistão (de fato no lado da haste).

[0020] Isso garante um tempo adequado para os ciclos de bombas individuais das bombas de deslocamento positivo individuais, resultando em um fluxo praticamente livre de pulsação na saída de descarga.

[0021] Em outro exemplo estão presentes meios de liberação/reabastecimento hidráulico para liberar/adicionar meio hidráulico de/para a linha hidráulica. Isso permite corrigir as posições finais dos pistões em seus respectivos cilindros devido ao vazamento do meio hidráulico e, como tal, permite manter o tempo adequado dos ciclos de bombas individuais das bombas de deslocamento positivo individuais. BREVE DECRIÇÃO DOS DESENHOS

[0022] Os desenhos anexos facilitam a compreensão das várias modalidades:

[0023] A figura 1 é uma vista de uma modalidade de um sistema de bomba de acordo com a presente invenção;

[0024] A figura 2 apresenta uma característica da bomba de uma modalidade de um sistema de bomba de acordo com a presente invenção; e

[0025] A figura 3 apresenta um detalhe da modalidade da Figura 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0026] A Figura 1 descreve uma modalidade não limitativa de um sistema de bomba para manipular um meio de pasta fluida. O sistema de bomba hidráulica de vários estágios é indicado com o número de referência 100 e consiste em uma unidade de bomba 101, uma unidade de sucção/descarga de lama 103, uma unidade de acionamento de bomba 104 e uma unidade de bomba de amortecimento de lama 105. A unidade de bomba 101 tem uma configuração, o que significa que compreende pelo menos duas (uma primeira e uma segunda) bombas alternativas de deslocamento positivo 101a e 101b, que são incorporadas no compartimento da bomba (não representado) e conectadas à unidade de sucção/descarga de lama 103.

[0027] Cada uma das primeira e segunda bombas alternativas de deslocamento positivo 101a (101b) consiste em uma estrutura de bomba ou pistãocilindro de sucção/descarga de lama 110 (210), na qual, um elemento de deslocamento 114 (214), em forma de pistão, é móvel, acomodado em um alojamento de cilindro 111 (21). O elemento de deslocamento ou o pistão 114 (214) é conectado através de uma haste de pistão 115 (215), que é deslocada de maneira alternativa, usando um mecanismo de acionamento da bomba configurado como um pistão- cilindro hidráulico 120 (220).

[0028] Cada pistão-cilindro hidráulico 120 (220) da primeira/segunda bomba alternativa de deslocamento positivo 101a (101b) consiste em um alojamento de cilindro 121 (221) no qual um elemento de deslocamento ou pistão 124 (224) é móvel. O pistão 124 (224) de cada pistão-cilindro hidráulico 120 (220) é conectado à referida haste do pistão 115 (215), mencionada anteriormente, e ao pistão 114 (214) do pistão-cilindro de sucção/descarga de lama 110 (210) do primeiro/segundo bombas alternativas de deslocamento positivo 101a (101b).

[0029] Uma bomba alternativa de deslocamento positivo 101a (101b) é capaz de bombear ou manipular um meio pastoso contra uma pressão relativamente alta, quando comparado a outros tipos de bombas, como bombas centrífugas. Em particular, uma bomba de deslocamento positivo (como indicado nos números de referência 101a e 101b na Figura 1, pode operar a um nível de alta pressão e gerar uma saída de fluxo precisa do meio pastoso a ser deslocado, embora, com uma capacidade de fluxo relativamente baixa. Para aumentar a capacidade de fluxo do meio de lama a ser deslocado, várias bombas alternativas de deslocamento positivo (na Figura 1 são mostradas duas dessas bombas 101a, 101b) de maneira paralela, como representado na Figura 1, e suas características combinadas da bomba são usadas para obter o fluxo de descarga aumentado e necessário do meio pastoso.

[0030] O mecanismo de acionamento da bomba que consiste na unidade de acionamento da bomba 104 e nos primeiro/segundo pistão- cilindros hidráulicos 120 e 220 são acionados de tal maneira que os elementos de deslocamento 114 (214) estão se movendo de maneira alternativa, mas também de modo “fora de fase”. Isso significa que uma bomba de deslocamento positivo executa seu curso de descarga, enquanto a outra bomba de deslocamento positivo executa seu curso de sucção. Os cursos de sucção e descarga alternados das duas bombas de deslocamento positivo, resultam em um fluxo de descarga combinado das bombas individuais, cuja soma pode atender aos requisitos de fluxo total da aplicação industrial na qual o sistema de bomba será implementado.

[0031] O elemento de deslocamento ou pistão 114 (214) do primeiro/segundo pistão-cilindro de descarga de lama 110 (210), divide o alojamento do cilindro 111 (211) em uma primeira câmara de cilindro 112 (212) e uma segunda câmara de cilindro 113 (213). A primeira câmara de cilindro 112 (212), serve para a entrada (ou sucção) alternativa e descarga de um meio pastoso a partir de uma entrada de lama da unidade de sucção/descarga de lama 103 através de uma saída comutadora 130, que se conecta através de uma saída de lama 131 a uma tubulação de saída principal de lama 133. Para evitar um fluxo de retorno ou reentrada do meio pastoso já descarregado na tubulação de saída principal de lama 133 de volta para a unidade de sucção/descarga de lama 103, devido à pressão estática na tubulação de saída principal de lama 133, uma válvula de fluxo unidirecional 132 é colocada na saída de lama 131.

[0032] Da mesma forma, o elemento de deslocamento ou pistão 124 (224) dos primeiro/segundo pistão-cilindros hidráulicos 120 (220), divide o respectivo alojamento de cilindro 121 (221) em uma primeira câmara do cilindro 122 (222) e uma segunda câmara do cilindro 123 (223). Como mostrado claramente na Figura 1, ambas as primeiras câmaras do cilindro 122 (222) dos primeiro/segundo pistãocilindros hidráulicos 120 (220), oposto ao lado do pistão 124 (224), são interconectadas por uma linha hidráulica 116. Cada segundo a câmara do cilindro 123 (223), dos dois primeiros/segundos pistão-cilindros hidráulicos 120 (220), é acoplada à unidade de acionamento da bomba 104 por meio de uma primeira/segunda linha de suprimento hidráulico 107a (107b).

[0033] Tanto a primeira câmara do cilindro 122 (222) quanto a segunda câmara do cilindro 123 (223) das primeira/segunda bombas alternativas de deslocamento positivo 101a (101b) de lama são preenchidas com um meio hidráulico, como um óleo, que é bombeado através da tubulação hidráulica do sistema de bomba de vários estágios.

[0034] Durante o curso de descarga da primeira bomba de deslocamento positivo 101a de lama, a unidade de acionamento da bomba 104 bombeará um meio hidráulico sob pressão através da primeira linha de suprimento hidráulico 107a para a segunda câmara de cilindro 123 do primeiro pistão-cilindro hidráulico 120, deslocando assim o pistão 124 no alojamento do cilindro 121. Devido à interconexão de ambos os pistões 124 e 114 por meio da haste do pistão 115, o pistão 114 do pistão-cilindro de lama 110 será deslocado dentro do alojamento de cilindro 111 e descarregará o meio de lama acumulado na primeira câmara de cilindro 112 do pistão-cilindro de lama 110 através da saída comutadora 130, a saída de lama 131 através da válvula de fluxo unidirecional 132, agora aberta em direção à tubulação de saída principal de lama 133.

[0035] O meio hidráulico, presente na primeira câmara do cilindro 122 do primeiro pistão-cilindro hidráulico 120, será deslocado através da linha de interconexão hidráulica 116 em direção à primeira câmara do cilindro 222 do pistãocilindro hidráulico 220 da segunda bomba alternativa de deslocamento positivo 101b de lama, empurrando o pistão 224 e da mesma forma o pistão 214 do pistãocilindro de lama 210 na direção oposta, realizando desse modo um curso de sucção para a entrada de meio pastoso através da entrada de lama (não representada) da unidade de sucção/descarga de lama 103 para a primeira câmara de cilindro 212 do pistão-cilindro de lama 210 da segunda bomba alternativa de deslocamento positivo alternativo 101b de lama. O meio hidráulico acumulado na segunda câmara do cilindro 223 do segundo pistão-cilindro hidráulico 220 será retornado para a tubulação de meio hidráulico da unidade de acionamento da bomba 104 através da segunda linha de suprimento hidráulico 107b.

[0036] Uma vez cumprido o curso de descarga da primeira bomba alternativa de deslocamento positivo 101a de lama, o que significa que o pistão 114 do primeiro pistão-cilindro de lama 110 esvaziou a lama contida na primeira câmara do cilindro 112 em direção à tubulação de saída principal de lama 133, a saída comutadora 130 é comutada em direção à primeira câmara de cilindro 212 do segundo pistão-cilindro de lama 210 da segunda bomba alternativa de deslocamento positivo 101b de lama, cuja primeira câmara de cilindro 212 é agora preenchida com meio pastoso que foi absorvido durante seu curso de sucção via a entrada de lama da unidade de sucção/descarga de lama 103.

[0037] O bombeamento subsequente do meio hidráulico sob pressão através da segunda linha de suprimento hidráulico 107b em direção à segunda câmara do cilindro 223 do segundo pistão-cilindro hidráulico 220 da segunda bomba alternativa de deslocamento positivo 101b de lama, pela unidade de acionamento de bomba 104 resulta na execução de seu curso de descarga, desse modo, descarregando a lama na primeira câmara do cilindro 212 através da saída comutadora 130 em direção à tubulação de saída principal de lama 133. Da mesma forma, a primeira câmara do cilindro 222 do segundo pistão-cilindro hidráulico 220 esvaziará o meio hidráulico nela contida através da linha hidráulica interconectada 116 em direção à primeira câmara do cilindro 122 do primeiro pistão-cilindro hidráulico 120 da primeira bomba alternativa de deslocamento positivo 101a de lama, realizando assim, o seu curso de sução a última bomba 101a.

[0038] O número de referência 105 denota uma unidade de bomba de amortecimento de lama, consistindo em uma bomba de amortecimento alternativa de deslocamento positivo 150 (250), exibindo mais ou menos uma construção semelhante à das bombas alternativa de deslocamento positivo 101a e 101b de lama. A unidade de bomba de amortecimento 105 compreende um pistão-cilindro amortecimento hidráulico 150, bem como um pistão-cilindro de amortecimento de lama 250, os pistões 154 (254) de ambos os pistão-cilindros 150 (250) sendo interconectados através de uma haste de pistão 155. Ambos os pistões 154 (254), respectivamente, dividem seus respectivos alojamentos de cilindro 151 (251) em uma primeira câmara de cilindro 152 (252) e uma segunda câmara de cilindro 153 (253). A primeira câmara de cilindro 252 do pistão-cilindro de amortecimento de lama 250 se conecta através de uma tubulação de amortecimento de lama 134 com a tubulação de saída principal de lama 133.

[0039] A unidade de bomba de amortecimento 105 compreende ainda um outro pistão-cilindro de amortecimento hidráulico 350, consistindo em um alojamento de cilindro 351 que é dividido em uma primeira câmara de cilindro 252 e uma segunda câmara de cilindro 353 por meio de um pistão 354, que é móvel e acomodado dentro do alojamento do cilindro 351. A primeira câmara do cilindro 352 do outro pistão-cilindro de amortecimento hidráulico 350 é conectada à primeira câmara do cilindro 152 do pistão-cilindro de amortecimento hidráulico 150 por meio de uma linha de interconexão hidráulica 156. Ambas as segundas câmaras de cilindro 153 (353) do pistão-cilindro de amortecimento hidráulico 150 e do pistãocilindro adicional de amortecimento hidráulico 350 são conectados à unidade de acionamento da bomba 104, utilizando linhas de suprimento hidráulico 108a (108b) adequadas.

[0040] A unidade de bomba de amortecimento 105 serve para amortecer quaisquer pulsações de fluxo, que ocorrem na tubulação de saída principal de lama 133 devido às pulsações no fluxo de saída de lama, que são criadas devido aos ciclos de bomba individuais das bombas alternativas de deslocamento positivo 101a e 101b de lama. Tais pulsações ocorrem como resultado da queda no fluxo de saída no momento em que uma bomba de deslocamento 101a alterna do seu curso de sucção para o seu curso de descarga e vice-versa.

[0041] Para este fim, o pistão 254 da unidade de bomba de amortecimento de lama 105 é deslocado dentro do alojamento do cilindro 151 realizando um curso de sucção, em que o meio pastoso, já contido na tubulação de saída principal lama 133 e a tubulação de amortecimento de lama 134 é tomada na primeira câmara do cilindro 252

[0042] De acordo com a presente invenção, a unidade de acionamento da bomba 104 está disposta a acionar as bombas alternativas de deslocamento positivo 101a e 101b, bem como a unidade de bomba de amortecimento 105.

[0043] A unidade de acionamento da bomba 104, é neste exemplo, configurada como uma unidade de acionamento com várias bombas, compreendendo dois acionamento de motores principal 141 (241), cada um, acionando um eixo de acionamento do motor do lado da bomba 142a (242a), bem como um eixo de acionamento do motor do lado do amortecimento 142b (242b). Cada saída de eixo de acionamento do motor 142a (142b) aciona uma ou mais motores hidráulicos 143 144 (243 244), os motores hidráulicos 143 (243) acopladas ao eixo de acionamento do motor do lado da bomba 142a (242a), que servem para bombear o meio hidráulico sob pressão através a primeira e segunda linhas de suprimento hidráulico 107a (107b), das e para as segundas câmaras do cilindro hidráulico 123 (223) dos pistão-cilindros hidráulico 120 (220) da primeira e segunda bombas alternativas de deslocamento positivo 101a (101b) de lama.

[0044] Da mesma forma, os motores hidráulicos 144 (244) acoplados ao eixo de saída de acionamento do motor do lado do amortecimento 142b (242b) servem para bombear um meio hidráulico sob pressão através das linhas de suprimento hidráulico 108 (108b) para e da segunda câmara do cilindro 153 (353) do pistão-cilindro hidráulico 150 e do pistão-cilindro hidráulico 350 adicional da unidade de bomba de amortecimento 105. De maneira semelhante à descrita em conexão com a linha de interconexão hidráulica 116, também na unidade de bomba de amortecimento 105, ambas as primeiras câmaras de cilindro 152 ( 352) dos dois pistão-cilindros hidráulicos 150 (350) são interconectados um com o outro oposto ao seu lado do pistão 154 (354) através de uma linha de interconexão hidráulica 156.

[0045] Isso permite, durante os cursos de sucção e descarga cíclicos do pistão 254 da unidade de bomba de amortecimento 105, deslocar o meio hidráulico contido na primeira câmara do cilindro 152 do primeiro pistão-cilindro hidráulico 150 em direção à primeira câmara do cilindro 352 do pistão-cilindro de amortecimento hidráulico 350 adicional e vice-versa. O curso de sucção da unidade de bomba de amortecimento 105 é realizado transferindo o meio hidráulico sob pressão via a linha de suprimento hidráulica 108b para a segunda câmara do cilindro 353 do pistão-cilindro de amortecimento hidráulico 350 adicional, deslocando assim o pistão 354 no alojamento do cilindro 351.

[0046] O meio hidráulico contido na primeira câmara do cilindro 352 será deslocado através da linha hidráulica de interconexão 156, em direção à primeira câmara do cilindro 152 do pistão-cilindro hidráulico 150, deslocando assim, o pistão 154 dentro do alojamento do cilindro 151 para a esquerda (como visto na Figura 1).

[0047] Da mesma forma, o pistão 254, conectado ao pistão 154 usando a haste do pistão 150, será deslocado na mesma direção (para a esquerda) e a primeira câmara do cilindro 252 do pistão-cilindro de lama 250 da unidade de bomba de amortecimento 105 será preenchida com o meio pastoso sendo retirado da tubulação da saída principal de lama 133 e da tubulação de amortecimento de lama 134.

[0048] Durante a comutação de ambas as bombas alternativas de deslocamento positivo de lama 101a (101b) de seu respectivo curso de descarga em direção ao curso de sucção, a pequena ocorrência de queda no fluxo de saída de lama na tubulação de saída principal de lama 133, é compensada pela unidade de bomba de amortecimento 105 executando um curso de descarga, desse modo esvaziando a primeira câmara de cilindro 252 do pistão-cilindro de lama 250, resultando em uma descarga extra de meio pastoso contido na primeira câmara de cilindro 252 através da tubulação de amortecimento de lama 134 em direção à tubulação de saída principal de lama 133. Como resultado, é obtido um fluxo de lama praticamente livre de pulsação na tubulação de saída principal de lama 133.

[0049] Além disso, para garantir que nenhuma perda de fluxo ocorra devido à necessidade de comprimir a lama na câmara do cilindro 112 (212) no momento em que o elemento de deslocamento ou o pistão 114 (214) do primeiro/segundo pistão-cilindro 110 (210) inicia seu curso de descarga, como um acompanhamento do curso de descarga sendo realizado pelo elemento de deslocamento ou pistão 254 da unidade de bomba de amortecimento 105, um curso de pré-compressão é realizado antes de iniciar o curso de descarga real do elemento de deslocamento ou pistão 114 (214) do primeiro/segundo pistão-cilindro 110 (210). Isto significa que uma vez que o elemento de deslocamento ou o pistão 254 da unidade de bomba de amortecimento 105 executou seu curso de descarga e, subsequentemente, o elemento de deslocamento ou o pistão 114 (214) do primeiro/segundo pistão-cilindro 110 (210) deve executar seu curso de descarga, como acompanhamento, a pressão na segunda câmara do cilindro 113 (213) é précomprimida para a mesma pressão que na tubulação de saída principal de lama 133. Essa pré- compressão realiza um fluxo quase livre de pulsação na tubulação principal de saída de lama 133.

[0050] A Figura 2 mostra a característica da bomba do sistema de várias bombas, como mostrado na Figura 1, mostrando a operação cíclica de ambas as bombas alternativas de deslocamento positivo de lama 101a (101b) principais, que são indicadas na Figura 2 com a anotação de Cilindro 1 e o Cilindro 2. Como é observado na característica da bomba da Figura 2, cada momento de comutação, em que a primeira bomba alternativa de deslocamento positivo de lama 101a (Cilindro 1) alterna do seu curso de descarga para o seu curso de sucção e a segunda bomba alternativa de deslocamento positivo de lama 101b (Cilindro 2 na Figura 2) alterna do seu curso de sucção para o seu curso de descarga, resulta em uma queda no fluxo de saída na tubulação saída principal de lama 133. A referida queda no fluxo de saída de lama é representada na Figura 2, em torno do tempo entre 6 e 8. Durante esse momento de comutação, a unidade de bomba de amortecimento 105 (indicada com o Cilindro 3 na Figura 2) executará seu curso de descarga, descarregando uma quantidade menor de meio pastoso, contido na primeira câmara do cilindro 252 através da tubulação de amortecimento de lama 134 em direção à tubulação de saída principal de lama 133. A descarga adicional de meio pastoso na tubulação de saída lama principal de lama 133, pela unidade de bomba de amortecimento 105, amortece significativamente as pulsações causadas pela comutação cíclica das duas bombas alternativas de deslocamento positivo de lama 101a (101b) principais.

[0051] A unidade de acionamento da bomba 104 acionando as duas bombas alternativas de deslocamento positivo de lama 101a (101b) principal, da unidade de bomba de vários estágios 101, bem como a unidade de bomba de amortecimento 105, permite uma construção simplificada, uma vez que, uma unidade de acionamento adicional, para a unidade de bomba de amortecimento 105, pode ser evitada . Além disso, a unidade de acionamento da bomba 104 e, em particular, os acionamentos do motor do primeiro e segundo estágio 141 (241), podem ser acionados com uma carga de motor mais constante, o que limitará as cargas de pico de energia e as quedas de energia. Como os acionamentos de motor 141 (241) podem ser acionados com uma carga de motor mais constante, a parada é significativamente reduzida e a expectativa de vida dos componentes da unidade de acionamento de bomba 104 é estendida.

[0052] Devido ao pequeno vazamento de óleo sobre os pistões hidráulicos, é possível que, após um período de tempo após a primeira calibração das posições dos pistões 114-124 e 214-224, essas posições não estejam mais corretas. Em particular, durante o curso de descarga da primeira bomba de deslocamento positivo 101a (igual ao curso de sucção da segunda bomba de deslocamento positivo 101b), o meio hidráulico (óleo) introduzido na segunda câmara do cilindro 123 do pistão-cilindro hidráulico da primeira bomba de deslocamento positivo 101a pode vazar sobre o pistão 124 para a primeira câmara do cilindro 122 no lado da haste.

[0053] O resultado será que o pistão 224 do pistão-cilindro hidráulico da segunda bomba de deslocamento positivo 101b alcançará sua posição final antes do pistão 124. Para evitar isso, o meio hidráulico deve ser liberado do lado da haste (de fato da primeira câmara do cilindro 122 do pistão-cilindro hidráulico da primeira bomba de deslocamento positivo 101a). Para isso, os meios de liberação/reabastecimento hidráulico 500 são implementados como mostrado na Figura 3.

[0054] Os meios de liberação/reabastecimento hidráulico 500 compreendem uma válvula de saída 505, que, como mostrado na Figura 2, está fechada. Após a ativação, o corpo da válvula 505a com mola é deslocado contra a força da mola 505b, interconectando assim, as linhas hidráulicas 506a-506b com a linha de descarga hidráulica 501, permitindo um excesso de meio hidráulico (óleo) coletado na primeira câmara do cilindro 122 da pistão-cilindro hidráulico da primeira bomba de deslocamento positivo 101a a ser liberada em direção a um cárter de óleo (não mostrado).

[0055] Em outra situação, pode ocorrer que, durante o curso de descarga da primeira bomba de deslocamento positivo 101a (igual ao curso de sucção da segunda bomba de deslocamento positivo 101b), o meio hidráulico (óleo) vaze da primeira câmara do cilindro 222 do pistão- cilindro hidráulico da segunda bomba de deslocamento positivo 101b em direção à segunda câmara do cilindro 223. Em tal situação, o pistão 124 alcançará sua posição final antes do pistão 224. Para evitar isso, o meio hidráulico (óleo) deve ser adicionado à primeira câmara do cilindro 222 do pistão-cilindro hidráulico da segunda bomba de deslocamento positivo 101b, permitindo que o pistão 224 atinja sua posição final no alojamento do cilindro 221.

[0056] Para isso, a válvula de enchimento 504 será ativada, deslocando o corpo da válvula 504a contra a força da mola 504b, permitindo que uma quantidade de meio hidráulico (óleo) seja retirada do cárter (não mostrado) via linha de enchimento hidráulico 502, através do linha hidráulica interconectada 506c e linha hidráulica 506a e introduzida na primeira câmara do cilindro 222 do pistão-cilindro hidráulico da segunda bomba de deslocamento positivo 101b.

[0057] Situações operacionais semelhantes serão aplicadas quando a segunda bomba de deslocamento positivo 101b estiver executando seus cursos de descarga. LISTA DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS 100 sistema de bomba de vários estágios 101 unidade de bomba 101a/101b primeira/segunda bomba de deslocamento positivo 103 unidade de sucção/descarga de lama 104 unidade de acionamento da bomba 105 unidade de bomba de amortecimento de lama 104a/104b primeiro/segundo estágio de acionamento da bomba 107a/107b primeira/segunda linha de suprimento hidráulico para bomba hidráulica de pistão-cilindro da primeira/segunda bomba de deslocamento positivo 108a/108b linha de fornecimento hidráulico para bomba de lama/cilindro hidráulico da unidade de amortecimento 110/210 pistão-cilindro de sucção/descarga de lama da primeira/segunda bomba de deslocamento positivo 111/211 alojamento do cilindro 112/212 primeira câmara do cilindro 113/213 segunda câmara do cilindro 114/214 elemento de deslocamento/pistão 115/215 haste do pistão 116 linha hidráulica de interconexão entre o cilindro hidráulico de pistão 120/220 130 saída comutadora 131 saída de lama 132 válvula de fluxo unidirecional 133 tubulação da saída principal de lama 134 tubulação de amortecimento de lama 120/220 pistão-cilindro hidráulico da primeira/segunda bomba alternativa de deslocamento positivo 121/221 carcaça do cilindro 122/222 primeira câmara do cilindro 123/223 segunda câmara do cilindro 124/224 elemento de deslocamento/pistão 141/241 acionamento do motor do primeiro/segundo estágio 142a/242a eixos de acionamento do motor do lado da bomba 142b/242b eixos de acionamento do motor do lado do amortecimento 143/243 primeiro/segundo motor hidráulico no lado da bomba de lama 144/244 motor hidráulico no lado da bomba de amortecimento 150/250 pistão-cilindro hidráulico/de lama da unidade de bomba de amortecimento 151/251 alojamento do cilindro 152/252 primeira câmara do cilindro 153/253 segunda câmara do cilindro 154/254 pistão 155 haste do pistão 156 linha hidráulica de interconexão entre o pistão-cilindro hidráulico 150/350 350 pistão-cilindro de amortecimento hidráulico 351 alojamento do cilindro 352 primeira câmara do cilindro 353 segunda câmara do cilindro 354 pistão 500 meios de liberação/reabastecimento hidráulicos 501 linha de descarga hidráulica 502 linha de enchimento hidráulico 504 válvula de enchimento 504a corpo da válvula 504b mola de válvula 505 válvula de saída 505a corpo da válvula 505b mola de válvula 506a linha hidráulica 506b linha hidráulica 506c linha hidráulica

Claims (7)

1. Sistema de bomba para manuseio de um meio pastoso, caracterizado pelo fato de que o sistema de bomba compreende: uma unidade de bomba (101) incluindo duas bombas alternativas de deslocamento positivo de lama, as duas bombas de deslocamento positivo de lama sendo dispostas para alternar a entrada de meio pastoso através de uma entrada de sucção de lama e descarga do meio pastos através de uma saída de descarga de lama, os cursos alternados de sucção e descarga das duas bombas de deslocamento positivo de lama resultando em um fluxo de descarga combinado das bombas individuais através da saída de descarga de lama; uma unidade de acionamento de bomba (104) para acionar as duas bombas alternativas de deslocamento positivo da referida unidade de bomba (101) de modo "fora de fase" recíproco; e uma unidade de bomba de amortecimento de lama (105) para amortecer as pulsações de descarga no meio pastoso sendo bombeado, no momento em que cada uma das duas bombas de deslocamento positivo de lama muda de seu curso de sucção para seu curso de descarga; em que a unidade de acionamento de bomba (104) está disposta para acionar alternativamente, as pelo menos duas bombas alternativas de deslocamento positivo e a unidade de bomba de amortecimento de lama (105); uma unidade de sucção/descarga de lama que compreende a entrada de sucção e a saída de descarga de lama, bem como uma saída comutadora estruturada para conectar alternadamente as duas bombas de deslocamento positivo de lama da unidade de bomba com a saída de descarga de lama, bem como uma válvula unidirecional acomodada na saída de descarga de lama; em que a unidade de acionamento da bomba (104) compreende pelo menos um motor de acionamento principal e também pelo menos dois motores de acionamento hidráulico, com o pelo menos um motor de acionamento principal que aciona um eixo de acionamento do motor do lado da bomba (142a), bem como um eixo de acionamento do motor do lado do amortecimento (142b), com um dos referidos pelo menos dois motores de acionamento hidráulico sendo acoplados ao eixo de acionamento do motor do lado da bomba para acionamento das duas bombas de deslocamento positivo de lama recíprocas, e o outro de pelo menos dois motores de acionamento hidráulico sendo acoplado ao eixo de acionamento do motor do lado de amortecimento para acionamento da unidade de bomba de deslocamento positivo de lama, em que a unidade de bomba de amortecimento de lama compreende uma bomba de amortecimento de deslocamento positivo recíproco com uma entrada interligada com a saída de descarga de lama, em que a bomba de amortecimento de deslocamento positivo recíproco é estruturada para realizar um curso de sucção, retirando assim o meio de lama da saída de descarga de lama durante qualquer curso de descarga das duas bombas de deslocamento positivo e para realizar um curso de descarga durante a comutação das bombas de deslocamento positivo de lama recíproco de seu respectivo curso de descarga para o curso de sucção, descarregando assim o meio de lama retirado através da entrada na saída de descarga de lama.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida bomba alternativa de amortecimento de deslocamento positivo compreende uma estrutura de pistão/cilindro de amortecimento hidráulico (150), bem como uma estrutura de pistão/cilindro de amortecimento de lama (250), cada estrutura de pistão/cilindro tendo um pistão (124) móvel acomodado em um alojamento de cilindro (121), dividindo assim o alojamento de cilindro (121) em uma primeira e segunda câmara de cilindro (112, 113), os pistões de ambas estruturas de pistão/cilindro de amortecimento hidráulico (150) e de lama (250) sendo interconectadas e a referida estrutura de pistão/cilindro de amortecimento hidráulico (150) sendo acionada pelo referido pelo menos um motor de acionamento hidráulico da referida unidade de acionamento da bomba (104).

3. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a referida bomba alternativa de amortecimento de deslocamento positivo compreende uma estrutura de pistão/cilindro de amortecimento hidráulico (150) adicional tendo um pistão (124) móvel acomodado em um alojamento de cilindro (121), dividindo assim o alojamento de cilindro (121) em uma primeira e segunda câmara de cilindro (112, 113) e sendo acionado pelo referido pelo menos um motor de acionamento hidráulico da referida unidade de acionamento de bomba (104), bem como uma linha de amortecimento hidráulico interconectando ambas primeiras câmaras de cilindro da estrutura de pistão/cilindros de amortecimento hidráulico (150).

4. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a referida linha de amortecimento hidráulica interconecta ambos os segundos cilindros.

5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada bomba alternativa de deslocamento positivo de lama compreende uma estrutura de pistão/cilindro hidráulico, bem como uma estrutura de pistão/cilindro de lama, os pistões de ambas estrutura de pistão/cilindro hidráulico e de lama sendo interconectadas e a estrutura de pistão/cilindro hidráulico sendo acionada pelo referido pelo menos um motor de acionamento hidráulico da referida unidade de acionamento da bomba (104).

6. Sistema de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que cada estrutura de pistão/cilindro de cada bomba de deslocamento positivo de lama recíproco tem um pistão móvel acomodado em uma carcaça de cilindro, dividindo assim a carcaça do cilindro em uma primeira e segunda câmara de cilindro, e uma linha hidráulica interconecta as câmaras dos primeiros cilindros da estrutura de pistão/cilindros hidráulicos das duas bombas alternativas de deslocamento positivo de lama.

7. Sistema de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda meios de liberação/reabastecimento hidráulicos (500) para liberar meio hidráulico por meio de uma válvula de descarga da linha hidráulica e adicionando meio hidráulico por meio de uma válvula de enchimento para a linha hidráulica.