BR112021009403A2 - aparelho e método de enrolamento de fita - Google Patents

Abstract

APARELHO E MÉTODO DE ENROLAMENTO DE FITA. Um aparelho de enrolamento de fita (1) para enrolar uma fita em torno de um corte entre dois tubos soldados, revestidos de fábrica para formar um revestimento de junta de campo, o aparelho compreendendo um alojamento (2) tendo primeira e segunda extremidades e adaptado para ser montado sobre ou em torno do corte, uma cassete de fita (62) montada de forma rotativa dentro do alojamento e meios (120, 44, 80) para conduzir linearmente a cassete através do alojamento de uma primeira posição adjacente a uma primeira extremidade do alojamento para uma segunda posição adjacente à segunda extremidade do alojamento, uma fonte de calor (70) montada na cassete para direcionar calor em direção a uma extremidade do corte e a fita quando ela é enrolada no tubo, e ainda compreendendo uma fonte de calor adicional (150) montada dentro do alojamento adjacente à segunda extremidade do alojamento para direcionar calor em direção a outra extremidade do corte.

Description

“APARELHO E MÉTODO DE ENROLAMENTO DE FITA”

[001] Esta invenção se refere a um aparelho de enrolamento de fita para embrulhar uma fita, e mais especificamente uma fita termoplástica como parte de um sistema de revestimento de múltiplas camadas para um tubo. Mais especificamente, a fita é aplicada ao corte de metal descoberto conhecido como junta de campo de um par de tubos unidos ponta a ponta (conhecido como solda circunferencial), particularmente, mas não exclusivamente, nas indústrias de petróleo e gás ou irrigação. A invenção também se refere a um método para enrolar ou embrulhar uma fita em torno de em torno de tal tubo ou tubos unidos e, mais especificamente, fornece um método no qual a fita é aplicada mecanicamente e com temperatura auxiliada durante a aplicação de enrolamento ou embrulhamento.

Fundamentos

[002] A fabricação de tubulações típicas usa longos comprimentos de tubos de metal, que podem ter cerca de 12 metros de comprimento, fabricados em uma tubulação contínua unindo cada comprimento de tubo ponta a ponta. Cada comprimento de tubo é revestido com um revestimento específico, cujas características dependem do uso pretendido ou da localização da tubulação que está sendo colocada. Por exemplo, uma tubulação que é colocada em terra e acima do solo para transportar água para irrigação pode exigir um revestimento relativamente simples para proteger a tubulação contra corrosão e danos, enquanto uma tubulação colocada no mar, muitas centenas ou mesmo milhares de pés debaixo d'água, exigirá um complexo revestimento fabricado a partir de múltiplas camadas para fornecer, por exemplo, proteção térmica para a tubulação a partir dos fluidos que fluem através da tubulação, proteção estrutural contra as altas pressões resultantes da água do mar circundante e revestimentos ponderados para garantir que a tubulação permaneça estável no fundo do mar.

[003] Um revestimento multicamada típico pode consistir em uma camada anticorrosiva, por exemplo, um epóxi ligado por fusão (FBE) aplicado à superfície externa do tubo, uma camada adesiva termoplástica aplicada sobre o FBE e uma camada externa termoplástica aplicada sobre o adesivo camada. A camada adesiva une a camada externa ao revestimento FBE. A camada externa do revestimento multicamadas é selecionada dependendo da localização e função da tubulação e camadas externas adicionais, tais como camadas adicionais de materiais termoplásticos, espuma sólida ou sintática e revestimentos de peso de concreto podem ser necessários.

[004] Os revestimentos multicamadas são normalmente aplicados em um ambiente de fábrica. Cada comprimento de tubo é revestido dessa maneira, exceto nas extremidades do tubo, que são deixadas expostas. As pontas desencapadas têm normalmente menos de 500 mm de comprimento e são chamadas na indústria de cortes. Cortes são necessários para permitir que um comprimento de tubo seja unido a outro comprimento de tubulação, por exemplo, por um processo de soldagem, sem ter que juntar uma extremidade do revestimento multicamadas à extremidade do revestimento multicamadas de um comprimento subsequente do tubo, pois isso exigiria a ligação de várias camadas e diferentes materiais juntos, o que inevitavelmente criaria pontos fracos potenciais na tubulação, cujos fluidos fluindo na tubulação poderiam escapar para o ambiente circundante ou, alternativamente, água do mar no ambiente circundante para encontrar um ponto de ingresso na tubulação levando à corrosão e vazamento ao longo do comprimento da tubulação.

[005] A fabricação de tais tubulações é realizada em muitos locais globalmente, que incluem, mas não estão limitados a, locais em terra, como linhas fixas, bases de carregamento de dutos ou instalações de junção múltipla, bem como a fabricação marítima em embarcações de instalação S-lay ou J-lay ou carretel.

[006] Durante a fabricação da tubulação, a extremidade exposta e não revestida de um primeiro comprimento de tubo é soldada à extremidade exposta e não revestida de um comprimento de tubo subsequente formando um corte de até cerca de 1000 mm entre as extremidades unidas do tubo. Uma vez que os comprimentos dos tubos são soldados uns aos outros, a área de corte dos tubos unidos deve ser coberta com um material adequado para fornecer proteção ao corte e restaurar a integridade do revestimento da tubulação. Tal corte revestido ou coberto é referido como uma junta de campo. A junta de campo compreende o corte de metal nu em ambos os lados da solda, bem como a área de sobreposição no revestimento principal, cuja área de sobreposição se estende normalmente menos do que cerca de 100 mm em cada lado da junta de campo.

[007] Normalmente, uma junta de campo compreenderá um revestimento anticorrosivo para proteger o metal subjacente do corte da corrosão, sistemas de proteção catódica também podem ser usados para proteger a área de corte. Essa camada anticorrosiva pode reduzir significativamente os requisitos de energia de um sistema de proteção contra corrosão, por exemplo, em até 90 %. As camadas externas da junta de campo fornecem proteção mecânica para a camada anticorrosiva, bem como uma barreira à umidade e contaminação que pode acelerar o processo de corrosão e levar à falha da tubulação.

[008] Os métodos conhecidos de formar uma junta de campo para o corte de um tubo soldado incluem aquecimento por indução de um tubo e aplicação de uma camada de epóxi ligado por fusão com um adesivo de poliolefina, seguido por enrolar uma fita de poliolefina helicoidalmente sobre o corte revestido e as extremidades da multicamada revestimento parental. A fita é pré-aquecida e aplicada a uma temperatura elevada e ventiladores de ar quente são usados para manter um nível de calor na fita durante o processo de enrolamento. Os sopradores de ar quente são direcionados para a primeira extremidade do corte e aplicam calor apenas nessa extremidade. Os sopradores acompanham a fita à medida que ela é aplicada, auxiliando na sua aplicação e auxiliando na adesão ao corte. O calor latente que sobe através do revestimento original do tubo de aço é considerado para completar a segunda extremidade do corte. Se necessário, uma tocha a gás pode ser usada para aplicar calor direto à segunda extremidade após a aplicação da fita.

[009] Um método alternativo conhecido é aplicar uma luva termorretrátil compreendendo uma folha termoplástica com tensão residual sobre corte. O corte de metal descoberto é primeiramente revestido com um revestimento anticorrosivo, que normalmente é um epóxi líquido. A folha termoplástica tem uma camada adesiva no lado inferior e esta folha é colocada frouxamente no corte revestido estendendo-se sobre as extremidades do revestimento original em cada lado do corte. A folha é então aquecida para liberar a tensão residual, encolhendo assim a folha no corte para formar a junta de campo. Na interface longitudinal da folha, uma tira termoplástica ou mastique é colocada sobre a folha e o revestimento principal. Ao encolher, a luva se conforma aos contornos da tubulação, formando assim a junta de campo.

[010] Outro método conhecido é usar moldagem por injeção para aplicar uma poliolefina fundida por meio de uma extrusora, acumulador e uso de um pistão para injetar o material em um molde aquecido. Alternativamente, um polímero líquido pode ser injetado por meio de equipamento de distribuição de líquido de vários componentes em um molde reutilizável flexível.

[011] Uma outra alternativa conhecida é acelerar o material de poliolefina granular através de uma mistura inflamada de gás fornecendo uma chama de alta temperatura. Este processo funde a poliolefina que é depositada na superfície da camada anticorrosiva de epóxi ligada por fusão aplicada ao corte. Este processo é comumente conhecido como pulverização por chama.

[012] Finalmente, é conhecida a extrusão de uma folha de poliolefina in situ sobre o corte por meio de um dispositivo de extrusão. Esta folha é então enrolada em torno da junta de campo mecanicamente em várias camadas. Conhecida como embalagem de cigarro.

[013] Embora cada um desses métodos conhecidos possa produzir uma junta de campo que seja capaz de suportar as temperaturas e pressões elevadas que podem ser associadas à tubulações que transportam produtos de petróleo e gás, particularmente aqueles que são colocados a centenas ou milhares de pés submarinos, cada um também possui ineficiências em relação ao tempo gasto para formar a junta de campo, a operação do processo ou a qualidade da junta de campo que é formada.

[014] Por exemplo, ao aplicar uma fita quente, já que apenas o lado inicial da sobreposição de revestimento aplicado de fábrica à qual a fita é aplicada é pré- aquecido, a adesão bem-sucedida ao lado subsequente da sobreposição depende do calor residual que sobe através do tubo da aplicação de epóxi por fusão e o calor armazenado no rolo de fita.

[015] Ao aplicar uma luva termorretrátil, a qualidade do produto final é reduzida, pois este método normalmente utiliza uma tocha a gás para pré-aquecer a sobreposição do revestimento principal. Esta metodologia depende muito da habilidade do operador, áreas de subaquecimento ou superaquecimento (enceramento) levam à perda de adesão.

[016] O aparelho de moldagem por injeção requer um dispositivo de extrusão que tem uma pegada muito grande e, portanto, requer um kit auxiliar e grandes requisitos de energia, o que torna esta opção uma escolha muito difícil para um processo no mar. Além disso, para o processo de moldagem por injeção de líquido, o sistema sofre de problemas de adesão ao aderir aos revestimentos aplicados de fábrica e depende de líquidos específicos com propriedades físicas que não são inteiramente adequadas para a instalação ou manutenção de uma tubulação.

[017] Os métodos de pulverização por chama discutidos acima consomem muito tempo e trabalho intensivo e requerem operadores altamente qualificados para fornecer um nível eficaz de qualidade para a junta de campo.

[018] A presente invenção visa, portanto, fornecer um aparelho para aplicar um revestimento de junta de campo em torno de um corte de metal nu de uma tubulação que supera ou pelo menos atenua as desvantagens dos sistemas descritos acima.

[019] É um outro objetivo da presente invenção fornecer um aparelho para a aplicação de um revestimento de junta de campo que pode ser transportado para um local necessário, em terra ou no mar, e operado para formar uma junta de campo eficaz no ponto de uso, permitindo, portanto, flexibilidade em relação à operação de assentamento de tubos.

[020] É um outro objetivo da presente invenção fornecer um aparelho para aplicar um revestimento de junta de campo em uma aplicação horizontal ou vertical, dependendo do método de configuração do tubo necessário.

[021] É um outro objetivo da presente invenção fornecer um método de aplicação de um revestimento de junta de campo que seja mais eficiente em termos de tempo e custo do que os métodos conhecidos anteriormente descritos.

Declarações da Invenção

[022] De acordo com uma aspecto da presente invenção é fornecido um aparelho de enrolamento de fita para enrolar uma fita em torno de um corte entre dois tubos soldados, revestidos de fábrica para formar um revestimento de junta de campo, o aparelho compreendendo um alojamento tendo primeira e segunda extremidades e adaptado para ser montado sobre ou em torno do corte, uma cassete de fita montada de forma rotativa dentro do alojamento e meios para conduzir linearmente a cassete através do alojamento de uma primeira posição adjacente a uma primeira extremidade do alojamento para uma segunda posição adjacente à segunda extremidade do alojamento, uma fonte de calor montada na cassete para direcionar calor em direção a uma extremidade do corte e a fita como se estivesse enrolada no tubo, o aparelho ainda compreendendo uma fonte de calor adicional montado dentro do alojamento adjacente à segunda extremidade do alojamento para direcionar calor em direção a outra extremidade do corte.

[023] Preferencialmente, a fonte de calor adicional é montada em um trilho dentro do alojamento.

[024] Vantajosamente, a fonte de calor adicional é montada de forma deslizante no trilho.

[025] Preferencialmente, a fonte de calor adicional é avançada ao longo do trilho pelo movimento da cassete através do alojamento.

[026] Vantajosamente, os meios de acionamento para conduzir a cassete através do alojamento compreendem um parafuso de avanço que se estende de uma extremidade do alojamento para a outra.

[027] Preferencialmente, a superfície externa do parafuso de avanço tem uma rosca helicoidal que vai de uma extremidade à outra.

[028] Vantajosamente, uma porca é montada na cassete. Convenientemente a porca tem um furo roscado, cuja rosca corresponde em passo à rosca do parafuso de avanço. Vantajosamente, o passo das roscas do parafuso de avanço e também o furo da porca podem ser selecionados dependendo da espessura final desejada do revestimento da junta de campo.

[029] Vantajosamente, a porca compreende duas porções que podem ser seletivamente acopladas em torno do parafuso de avanço.

[030] Vantajosamente, as extremidades do alojamento têm uma configuração em formato de U substancialmente invertido.

[031] Convenientemente, o alojamento compreende uma estrutura que se estende entre as extremidades do alojamento.

[032] Preferencialmente, as portas são fornecidas em uma porção superior da estrutura para fornecer acesso ao alojamento.

[033] Vantajosamente, as portas são articuladas nas extremidades do alojamento.

[034] Preferencialmente, também o alojamento compreende braços na extremidade inferior do alojamento, braços esses que são móveis entre uma posição aberta em que o aparelho pode ser abaixado sobre um tubo, e uma posição fechada em que os braços se movem para dentro para apoiar a borda inferior do tubo e para prender o alojamento em torno do tubo.

[035] Vantajosamente, os aríetes são montados no alojamento para mover os braços entre as posições aberta e fechada.

[036] Preferencialmente, os aríetes são aríetes pneumáticos.

[037] Convenientemente, são fornecidos meios para centrar o aparelho em um tubo. Convenientemente, o meio de centragem pode compreender um ou mais aríetes montados nas extremidades do alojamento. Vantajosamente, os aríetes podem ser estendidos para contatar um tubo dentro do alojamento e para ajustar a posição do aparelho em relação à superfície do tubo. Mais preferencialmente, os aríetes são aríetes pneumáticos.

[038] Vantajosamente, o aparelho compreende ainda uma bobina de fita para montar uma fita termoplástica na cassete.

[039] Convenientemente, a fita irá variar em comprimento dependendo, por exemplo, do diâmetro do tubo. Vantajosamente, a fita também pode ter um chanfro de 30 a 45 graus na borda frontal da mesma.

[040] Preferencialmente, a cassete compreende ainda meios para aplicar uma tensão variável à fita quando ela é desenrolada da bobina.

[041] Vantajosamente, os meios de tensão variável compreendem uma ou mais rolos de tensão e ou embreagens de tensão.

[042] Convenientemente, as fontes de calor compreendem aquecedores.

Vantajosamente, os aquecedores podem ser aquecedores de ar quente, aquecedores infravermelhos, aquecedores radiantes ou aquecedores de tocha a gás ou uma combinação dos mesmos.

[043] Vantajosamente, o aparelho pode ser encapsulado dentro de uma caixa de controle ambiental.

[044] Preferencialmente, o aparelho pode ainda compreender um painel de controle para permitir ao operador controlar a operação do aparelho.

[045] De acordo com um outro aspecto da presente invenção é fornecido um método para formar uma junta de campo sobre um corte entre os revestimentos aplicados de fábrica de dois tubos soldados compreendendo as etapas de aplicação de uma fonte de calor à primeira extremidade do revestimento aplicado de fábrica em um lado do corte, enrolando uma fita termoplástica sobre a extremidade do revestimento aplicado de fábrica no primeiro lado do corte, avançando a fita e a fonte de calor linearmente ao longo do tubo, sobre o corte enquanto embrulhava a fita em torno do corte e simultaneamente, aplicava uma outra fonte de calor à extremidade do revestimento aplicado de fábrica na segunda extremidade do corte.

[046] Vantajosamente, o método garante que o revestimento aplicado de fábrica na segunda extremidade do corte é aquecido à mesma temperatura como o revestimento aplicado de fábrica na primeira extremidade do corte.

[047] O método compreende ainda a etapa de mover a fonte de calor adicional para longe da segunda extremidade do revestimento de fábrica como a fita aproxima- se da segunda extremidade do revestimento de fábrica para permitir que o processo de enrolamento seja concluído sem ser impedido pela fonte de calor adicional.

[048] Vantajosamente, o método compreende ainda pré-aquecimento da fita a uma temperatura de cerca de 130 °C a 220 °C dependendo dos materiais selecionados.

[049] Preferencialmente, o método compreende ainda a etapa de aquecimento da área de junta de campo dos tubos unidos a cerca de 190 °C a 250 °C Introdução dos Desenhos

[050] Uma modalidade da presente invenção será descrita com referência às figuras anexas, nas quais:

[051] A Figura 1 é uma vista esquemática em perspectiva de um aparelho de enrolamento de fita de acordo com uma aspecto da presente invenção, em uma posição aberta;

[052] A Figura 2 é uma vista esquemática do conjunto externo do aparelho da Figura 1, em uma posição aberta;

[053] A Figura 3 é uma vista esquemática em corte parcial do conjunto externo da Figura 2 incluindo o conjunto de inclinação;

[054] A Figura 4 é uma vista esquemática do conjunto interno rotativo mostrado na Figura 1;

[055] A Figura 5 é uma vista ampliada do mecanismo de acionamento traseiro do aparelho da Figura 1;

[056] A Figura 6 é uma vista esquemática ampliada de e o conjunto de disco aquecedor do aparelho da Figura 1;

[057] A Figura 7a é uma vista esquemática do conjunto de porca do parafuso de avanço do aparelho da Figura 1;

[058] A Figura 7b é uma vista explodida do conjunto de porca do parafuso de avanço da Figura 7a;

[059] A Figura 8a é uma vista esquemática ampliada do conjunto de cassete do aparelho da Figura 1;

[060] A Figura 8b é uma vista traseira do conjunto de cassete da Figura 8a, e

[061] A Figura 9 é uma vista esquemática ampliada de uma porta de inclinação do aparelho da Figura 1.

Descrição Específica

[062] Um aparelho de enrolamento de fita 1 de acordo com uma modalidade da presente invenção é mostrado na Figura 1. O aparelho compreende um conjunto externo ou alojamento 2 que é mostrado em mais detalhes nas Figuras 2 e 3 e tem uma configuração em formato de U substancialmente invertido. O alojamento compreende duas placas de extremidade em formato de U substancialmente 3,4 que são afastadas por uma estrutura 5. As placas de extremidade formam o suporte principal para a montagem dos componentes do aparelho e formam o corpo externo principal do aparelho. Cada placa de extremidade tem uma porção superior 6 e porções laterais 7 que dependem das extremidades externas da porção superior formando um canal 8 que se estende através da estrutura 5 da primeira placa de extremidade 3 na primeira extremidade do alojamento para a segunda placa de extremidade 4 na segunda ou outra extremidade do alojamento. O alojamento é dimensionado de modo que o canal 8 possa aceitar um tubo com um diâmetro de cerca de 2 a 24 polegadas.

[063] A estrutura 5 é formada por uma série de elementos estruturais 9, como barras, hastes ou longarinas que abrangem a distância entre as duas placas de extremidade 2, 3. A porção superior da estrutura compreende portas 10 que são montadas em uma barra 9 que abrange o espaço entre a porção superior da primeira placa de extremidade 3 e a porção superior da segunda placa de extremidade 4. As extremidades da barra 9 são articuladas às placas de extremidade 2 e 3 para permitir que as portas abram para fora da estrutura 5.

[064] Como mostrado na Figura 1, os atuadores na forma de cilindros hidráulicos ou pneumáticos ou atuadores elétricos 11 podem ser conectados entre a porção superior 6 de cada placa de extremidade 3, 4 e a respectiva porta em cada lado do alojamento para facilitar o bom funcionamento das portas entre uma posição aberta como mostrado na Figura 1 e uma posição fechada. As portas permitem que um operador tenha acesso ao alojamento 2, como será descrito mais abaixo e na modalidade ilustrada. Uma porta é fornecida em cada lado da porção superior do alojamento.

[065] Um par de portas 12 também pode ser fornecido na porção inferior da estrutura 5, como mostrado nas Figuras 1 e 2. As portas inferiores podem ser montadas na estrutura de uma maneira semelhante às portas superiores descritas acima.

[066] Luzes (não mostradas) podem ser montadas internamente dentro da estrutura para auxiliar um operador durante a operação do aparelho.

[067] Uma viga de elevação 13 abrange o aparelho do centro da porção superior 6 da primeira placa de extremidade para o centro da porção superior 6 da segunda placa de extremidade e é usada para levantar o aparelho para fins operacionais ou de transporte. A viga de elevação também adiciona resistência e rigidez à estrutura do conjunto externo.

[068] Como mostrado na Figura 2, um par de amortecedores com mola 14 é montado na superfície externa 15 da placa de extremidade 4 na segunda extremidade do alojamento. Os amortecedores são montados na porção superior 6 da placa de extremidade e podem ser estendidos para baixo em direção à extremidade do canal 8 para posicionar o aparelho centralmente em um tubo, como será descrito mais adiante.

[069] Um par de aríetes de estabilização pneumáticos, elétricos ou hidráulicos 16 é fornecido, um em cada uma das porções laterais 7 das placas de extremidade 3,

4. Cada um dos aríetes de estabilização é montado cerca de meio caminho para baixo da respectiva porção lateral 7 da placa de extremidade e cada um pode ser estendido para dentro em direção à extremidade do canal 8 para fornecer estabilidade e evitar que o aparelho gire em torno de um tubo durante a operação, como será descrito mais adiante.

[070] Como mostrado na Figura 3, uma porção de uma inclinação 17 é formada na superfície interna 18 da placa de extremidade 4 na segunda extremidade do alojamento. A porção de inclinação compreende uma pluralidade de porções de anéis de metal concêntricos 19 que são colocados em um material não condutor na superfície interna 18 da placa de extremidade e são conectados a uma fonte de alimentação elétrica como será descrito mais abaixo.

[071] Um elemento arqueado removível na forma de uma porta de inclinação 20 é montado na porção inferior 21 da placa de extremidade 4 sobre a qual a inclinação 17 é formada para fechar o canal 8 através do alojamento. Uma vista mais detalhada da porta é fornecida na Figura 9. O elemento compreende preferencialmente uma placa de alumínio arqueada para permitir que materiais não condutores sejam montados na porta. Como mostrado na Figura 9, uma placa não condutora 22 é montada na superfície interna 23 da porta de inclinação para evitar a condução de eletricidade pela porta. Os anéis de metal 19 da porta de inclinação não são continuados sobre a superfície interna da porta de inclinação.

[072] A porta de inclinação pode ser trancada ou travada na placa de extremidade por qualquer método adequado. No exemplo ilustrado, travas extensíveis 24 e elementos de travamento correspondentes 25 para prender as travas são montados na placa de extremidade 4 e na porta de inclinação 20. A porta de inclinação é mostrada na Figura 1 na posição travada ou travada na placa de extremidade 4. As travas podem ser fornecidas na placa de extremidade ou na porta de inclinação com os elementos de travamento fornecidos na outra.

[073] A porta de inclinação de preferência tem uma ou mais alças 26 na superfície externa para auxiliar a inserção ou remoção da porta do conjunto externo

2.

[074] Um interruptor de porta 27 é fornecido na porta de inclinação para detectar quando a porta de inclinação 20 está montada em posição na placa de extremidade 4 e garantir que a corrente elétrica só passe através da porta de inclinação 17 quando a porta está segura na posição.

[075] Um par de caixas de terminais elétricos 28 é fornecido na superfície externa 15 da placa de extremidade 4 na segunda extremidade do alojamento, como mostrado na Figura 2. Estas caixas de junção transmitem energia elétrica para o conjunto de inclinação 17 descrito acima.

[076] Um conjunto de roda de suporte 30 é montado na extremidade inferior de cada porção lateral 7 nas superfícies internas 18 das placas de extremidade 3, 4.

Cada conjunto de roda de suporte 30 é montado em uma borda da porção lateral adjacente ao canal 8 através do alojamento. Os detalhes dos conjuntos de roda de suporte são mostrados na Figura 3.

[077] Cada conjunto de roda de suporte 30 compreende um par de placas planas substanciais 31 espaçadas por uma série de longarinas 32 mostradas na Figura 3. Cada placa tem uma porção substancialmente triangular 33 em uma extremidade mais próxima da placa de extremidade 3, 4 com uma porção longitudinal que se estende 34 na extremidade remota da respectiva placa de extremidade. As placas planas 31 são montadas rotativamente em um eixo de transmissão 39 que vai da primeira placa de extremidade 3 na primeira extremidade do alojamento para a segunda placa de extremidade 4 na segunda extremidade do alojamento. Este eixo de acionamento 39 é montado de forma rotativa nas placas de extremidade e mantém o espaçamento entre os conjuntos de roda de suporte em cada lado do alojamento.

[078] Os cilindros pneumáticos 36 são montados na estrutura 5 e são conectados na outra extremidade, por meio da barra de ligação 35 a cada uma das porções triangulares 33 dos conjuntos de roda de suporte. A operação dos cilindros pneumáticos tem o efeito de girar os conjuntos de roda de suporte para dentro em torno do eixo de transmissão da posição mostrada na Figura 3, onde os cilindros pneumáticos 36 são retraídos para a posição mostrada na Figura 5, onde os cilindros pneumáticos 36 são estendidos.

[079] Um disco ou roda 37 é montado de forma rotativa entre as duas placas planas 31 de cada conjunto de roda de suporte 30. A roda 37 é montada sobre a longarina inferior 32 conectando as duas placas planas do conjunto de roda de suporte entre si e pode girar livremente em torno da longarina.

[080] Uma roda de borracha 38 é montada em cada extremidade dos eixos de transmissão de modo que o acionamento do eixo gire as rodas. Um rolamento ajustável 38’ pode ser fornecido em cada extremidade do eixo de transmissão para permitir que a posição das rodas de borracha seja ajustada à medida que se desgastam durante o uso.

[081] A Figura 4 ilustra o conjunto interno rotativo 40 do aparelho da Figura 1.

O conjunto interno compreende dois discos planos substancialmente em formato de C 41. Os discos fornecem superfícies de suporte para transportar componentes auxiliares do aparelho. Uma barra de suporte de torção 42 se estende da porção central 43 de um dos discos até a porção central do outro e mantém os discos no espaçamento correto enquanto fornece rigidez torcional ao conjunto interno.

[082] Um parafuso de avanço 44 é montado dentro do conjunto interno e se estende de um disco em formato de C para o outro. Uma roda dentada chaveada 45 é montada no parafuso de avanço 44 adjacente à superfície interna do primeiro dos discos em formato de C. A superfície externa do parafuso de avanço tem uma rosca helicoidal 46 que se estende de uma extremidade do parafuso de avanço para a outra.

[083] Uma bandeja de cabos 47 se estende entre as superfícies internas dos dois discos em formato de C 41 do conjunto interno rotativo. As bandejas de cabos são fornecidas em cada lado do conjunto interno giratório. Essas bandejas de cabos 47 fornecem uma área para os cabos elétricos serem alojados com segurança enquanto também adicionam rigidez ao conjunto interno rotativo.

[084] As rodas dentadas 48 são montadas nas superfícies internas do primeiro disco em formato de C 41 para fornecer pontos de montagem para um sistema de acionamento para girar o parafuso de avanço 44 durante a operação do aparelho, como será descrito mais adiante. As rodas dentadas 48 são montadas em eixos que passam através dos discos em formato de C. Uma corrente (não mostrada) é fornecida para acionar a roda dentada chaveada para girar o parafuso de avanço 44. A corrente passa sobre as rodas dentadas 48 que são acionadas por um mecanismo de acionamento descrito abaixo. Os tamanhos das rodas dentadas chaveadas 45 e das rodas dentadas de corrente 48 podem ser selecionados a fim de obter diferentes larguras de sobreposição de fita, como será descrito abaixo.

[085] Dois pares de trilhos de guia lineares 49 são fornecidos entre os dois discos em formato de C 41. Um par está na porção superior do conjunto entre a barra de suporte de torção 42 e as bandejas de cabos 47 como será descrito mais abaixo.

O outro par é fornecido na porção inferior do conjunto, abaixo das bandejas de cabos.

[086] Um ou mais conjuntos de escova inclinada 50 está/são montados na superfície externa do segundo disco em formato de C 41. Na Figura 4, 3 tais conjuntos de escova são mostrados. Cada conjunto de escova inclinada tem um número igual de escovas de carvão 51 ao número de anéis de metal 19 na inclinação 17. Em uma modalidade preferida, 6 dessas escovas são fornecidas. As escovas inclinadas 51 contatam os anéis de deslizamento para conduzir a corrente elétrica do conjunto externo fixo 2 para o conjunto interno rotativo 40. Os conjuntos de escova 50 são espaçados de tal forma que 2 das 3 escovas em cada anel de metal 19 estão em contato em todos os momentos durante a rotação do conjunto interno 40 dentro do alojamento 2. Isso permite a transmissão segura da corrente necessária.

[087] O conjunto rotativo interno 40 compreende ainda um conjunto de deslocamento 60 que é fornecido entre os dois discos em formato de C 41. O conjunto de deslocamento tem uma porção de aquecedor 61 com uma formato em C semelhante aos discos em formato de C 41 e uma porção de cassete 62 que pode ser montado na porção de aquecedor e que compreende uma placa arqueada plana.

Quando as duas porções 61, 62 do conjunto de deslocamento são montadas juntas, elas formam um disco anular plano como mostrado na Figura 4.

[088] O conjunto de deslocamento é mostrado em mais detalhes na Figura 6.

As aberturas 63 na porção de aquecedor 61 do conjunto de deslocamento permitem que o parafuso de avanço 44 e os trilhos de guia linear 49 passem pelo conjunto de deslocamento, no entanto, os trilhos de guia linear não são fixados no conjunto de deslocamento conjunto de modo que o conjunto de deslocamento possa se mover linearmente entre os dois discos em formato de C 41 do conjunto interno rotativo 40.

Limites de parada (não mostrados) podem ser fornecidos para limitar o movimento linear do conjunto de deslocamento e para manter o movimento do conjunto de deslocamento dentro do intervalo necessário para a operação de embrulhamento da fita.

[089] A borda interna 64 de cada uma das porções laterais dependentes 65 da porção de aquecedor do conjunto de deslocamento tem uma barra plana 66 montada em ambos os lados da borda, as barras planas 66 se estendendo além da borda 64 para o canal 8 do alojamento. As barras planas têm aberturas 67 espaçadas ao longo de seu comprimento e aberturas semelhantes (não mostradas) são fornecidas na borda interna 64 das porções laterais 65 do conjunto de deslocamento.

Meios de fixação 68, tais como, por exemplo, parafusos ou porcas e parafusos passam através das aberturas nas barras planas e a borda interna das porções laterais dependentes da porção de aquecedor para formar uma fenda 69 entre as barras planas 66.

[090] Uma série de aquecedores 70 são montados na porção de aquecedor 61 do conjunto de deslocamento 60. Os aquecedores são de preferência espaçados em torno da superfície da porção de aquecedor no lado oposto ao primeiro disco em formato de C 41 que é melhor mostrado na Figura 6. Nesta configuração, os aquecedores irão direcionar o calor em três pontos em um tubo que são espaçados aproximadamente 90 graus.

[091] Cada aquecedor 70 tem um bico 71 que pode ser ajustado para direcionar o calor para o canal 8 dentro da estrutura, como será descrito mais adiante.

Os bicos podem ter qualquer formato adequado para direcionar o calor para o canal 8 na estrutura, por exemplo redondo ou quadrado.

[092] Os aquecedores 70 podem ser usados por quaisquer aquecedores adequados, tais como infravermelho, radiante, ar quente, tocha a gás, por exemplo.

[093] A porção de aquecedor do conjunto de deslocamento pode ser isolada para evitar ou reduzir a transferência de calor dos aquecedores para o conjunto de deslocamento. Um termopar (não mostrado) pode ser montado em cada aquecedor 70 e conectado a um painel de controle (não mostrado) para permitir que o operador veja informações em tempo real sobre a temperatura do aquecedor. Luzes de advertência (não mostradas) podem ser fornecidas no aparelho ou em um painel de controle para alertar o operador sobre qualquer falha do aquecedor.

[094] Como mostrado na Figura 6, rolamentos lineares 72 são montados em torno das aberturas 63 através das quais os trilhos de guia linear 49 passam. Esses rolamentos permitem que o conjunto de deslocamento se mova livremente ao longo dos trilhos de guia.

[095] Uma porca de parafuso de avanço de desengate 80 é montada em torno da abertura 63 através da qual o parafuso de avanço passa. A porca do parafuso de avanço de desengate é mostrada em mais detalhes nas Figuras 7a e 7b e é usada para mover o conjunto de deslocamento 60 ao longo do parafuso de avanço 44 de uma maneira linear entre os dois discos em formato de C 41. O parafuso de avanço passa através da porca de parafuso de avanço de desengate de modo que a rotação do parafuso de avanço dentro da porca do parafuso de avanço resulte no movimento da porca do parafuso de avanço ao longo do parafuso de avanço.

[096] A porca do parafuso de avanço de desengate compreende um alojamento 81 que tem aberturas 82 para permitir que a porca seja montada na primeira porção de aquecedor 61 do conjunto de deslocamento. O alojamento é substancialmente retangular com bordas superiores 83 bordas inferiores 83’ e bordas laterais 84. A porca é formada por porções de porca superior e inferior 85 que são montadas dentro do alojamento 81. As porções superior e inferior 85 compreendem corpos retangulares cada um com um substancialmente recesso semicircular fornecido em uma borda 86. Quando as duas porções de porca são colocadas juntas, as bordas 86 das porções de porca encostam e os recessos semicirculares são alinhados e definem um furo 87 através da porca. A superfície interna do furo é roscada. A rosca 88 corresponde à rosca da superfície externa do parafuso de avanço

44.

[097] Cada uma das porções superior e inferior da porca 85 tem furos cooperantes 89 que se estendem através das porções superior e inferior da porca em ambos os lados dos recessos roscados. Os trilhos de guia 90 são montados através dos furos 89 para conectar as porções superior e inferior da porca 85 juntas. As molas 91 são fornecidas em torno dos trilhos de guia 90 entre as porções superior e inferior da porca 85 e as superfícies internas 92 das bordas superior e inferior 83, 83’ do alojamento. As molas 91 empurram as porções superior e inferior da porca juntas.

[098] Uma saliência substancialmente circular ou seguidor de came 93 é montado em cada extremidade 94 de cada porção superior e inferior da porca. Uma abertura 95 é fornecida através de cada uma das bordas laterais 84 do alojamento 81.

Um eixo curto 96 é fornecido em cada lado do alojamento, passando através da abertura 95 nas bordas laterais do alojamento. A extremidade do eixo que termina dentro do alojamento tem um came elíptico 97 montado nele. O came elíptico 97 assenta entre os dois seguidores de came 93 montados nas extremidades das porções superior e inferior da porca. A outra extremidade do eixo que termina fora do alojamento tem um furo axial 98 se estendendo através do eixo e uma alça 99 montada no furo. Uma placa frontal circular 100 é fixada à superfície externa das bordas laterais 84 do alojamento em torno da abertura 95 e fixando o eixo 96 na posição. A rotação dos eixos girando as alças 99 gira o came elíptico 97, que força os dois seguidores de came 93 a se afastarem, afastando assim as porções superior e inferior da porca 84 e comprimindo as molas 91 contra a superfície interna da porção superior e inferior bordas do alojamento.

[099] A porção de cassete 62 do conjunto de deslocamento compreende uma placa arqueada plana que é dimensionada para caber entre as fendas 69 em cada lado da porção de aquecimento. O conjunto de deslocamento montado 60 é mostrado na Figura 6 e a porção de cassete 62 é mostrada em mais detalhes nas Figuras 8a e 8b.

[0100] A placa arqueada da porção de cassete carrega um suporte de rolo de fita 110 que compreende uma longarina ou eixo 111 que se projeta da superfície da placa. Uma saliência 112 é montada em torno do fuso e a superfície externa da saliência tem uma pluralidade de lâminas com mola 113 colocadas nela. Na modalidade ilustrada, 3 de tais lâminas são mostradas equidistantes em torno da superfície da saliência 112, mas um número diferente pode ser fornecido. As lâminas superam quaisquer irregularidades no diâmetro do rolo e evitam o deslizamento sob tensão. Uma linha fantasma de um rolo de fita é mostrada na Figura 8 no suporte do rolo de fita.

[0101] Um rolo de tensão 114 também é montado na placa arqueada adjacente ao eixo. O rolo tensor restringe a liberação da fita a um determinado grau e é ajustável para fornecer tensão a uma fita sendo distribuída do rolo durante a operação do aparelho, como será descrito mais adiante. As embreagens de tensão 115 são montadas na superfície traseira da placa arqueada atrás do suporte do rolo de fita 110 e do rolo de tensão 114 e cada embreagem é conectada através de aberturas (não mostradas) na placa arqueada ao respectivo suporte do rolo de fita ou rolo de tensão. As embreagens de tensão podem ser ajustadas manualmente para fornecer a tensão de aplicação necessária a uma fita.

[0102] Um outro rolo 116 é montado na superfície da placa arqueada adjacente ao rolo de tensão. Este rolo adicional é operável para pressionar a fita no tubo no início da aplicação e pode então ser retraído uma vez que a fita tenha uma auto-adesão adequada. O rolo adicional pode, de preferência, ser carregado por mola para a força necessária para permitir tal operação.

[0103] Tanto o rolo de tensão 114 quanto o rolo adicional 116 são fornecidos adjacentes à borda curva interna 117 da placa que estará mais próxima do tubo quando o aparelho está montado e em operação e direcionado para o canal 8 através do aparelho.

[0104] Como melhor mostrado na Figura 6, quando a porção de cassete arqueada 62 é deslizada para a posição dentro das fendas 69 da porção de aquecedor, o conjunto de deslocamento 60 forma um corpo substancialmente anular dentro da estrutura do aparelho.

[0105] Os meios de acionamento 120 são fornecidos dentro da estrutura para facilitar a rotação do conjunto interno rotativo 40 e o movimento do conjunto de deslocamento 60 do conjunto interno rotativo de uma posição adjacente ao disco em formato de C 41 em uma extremidade do conjunto interno rotativo em direção ao disco em formato de C 41 na outra extremidade do conjunto interno rotativo. O meio de acionamento é melhor mostrado na Figura 5, que mostra uma vista do aparelho 1 a partir da primeira extremidade do alojamento com a placa de extremidade em formato de U 3 mostrada em linhas fantasmas para facilidade de referência. Nesta vista, o conjunto interno rotativo 40 é montado no conjunto externo 2 e a porção do cassete 62 é fixada à porção de aquecedor 61 do conjunto de deslocamento 60.

[0106] Os meios de acionamento 120 compreendem um anel de acionamento 121 fixado à superfície interna 18 da placa de extremidade em formato de U 3. O anel de acionamento 121 compreende uma faixa elevada 122 que é fornecida em torno da área curva da placa de extremidade 3 que define a porção superior do canal 8 através do alojamento.

[0107] Uma pluralidade de rolos de guia 125 são montados em fusos 124 que se projetam da superfície interna 18 da placa de extremidade 3. Cada um dos rolos de guia 125 tem uma ranhura circunferencial dentro da qual a borda do primeiro disco em formato de C é recebida, mantendo assim o disco na posição dentro do alojamento.

[0108] Um motor 126 é montado em cada extremidade do alojamento, internamente da porção inferior das placas de extremidade 2, 3. Os motores são montados em lados opostos do alojamento. A Figura 5 mostra o motor 126 montado na placa de extremidade adjacente 3. O motor 126' é mostrado na Figura 2 montado na placa de extremidade adjacente 4.

[0109] Motores 126 rodas dentadas de acionamento 127 que são encaixadas nos eixos de transmissão 39. Uma roda dentada é mostrada na Figura 5 em um lado do alojamento e o outro na Figura 3 no outro lado do alojamento. Conforme as rodas dentadas giram, os eixos de transmissão 39 giram. Como os motores e as rodas dentadas estão em lados diferentes do alojamento, os eixos de transmissão em cada lado do alojamento giram em direções opostas. Isso gira as rodas de borracha 38 montadas nos eixos de transmissão e, por sua vez, gira o conjunto interno por meio de fricção entre as rodas de borracha e a borda dos discos em formato de C 41.

[0110] Um par de conjuntos de roda e roda dentada 128 são montados na superfície externa do disco em formato de C 41 adjacente à placa de extremidade 3.

Como mostrado na Figura 5, dois desses conjuntos de roda e roda dentada são fornecidos nesta modalidade.

[0111] Os conjuntos de roda e roda dentada rolam ao longo do anel de acionamento 121 conforme o conjunto interno gira. Ambos os conjuntos de roda e roda dentada 128 são conectados por meio de corrente e rodas dentadas aos eixos de guia. Esses eixos são os mesmos eixos que prendem as rodas dentadas com chave 48 montadas no outro lado do disco em formato de C, que mergulham o parafuso de avanço por meio da corrente.

[0112] Uma bobina de fita (melhor mostrado na figura 8b) carregando uma fita pré-extrudada de termoplásticos como, por exemplo, polipropileno, polietileno, poliestireno, polimetil metacrilato ou qualquer combinação de mistura de polímero é fornecido, o qual pode ser carregado no alojamento e montado no suporte de rolo de fita 110.

[0113] Além dos aquecedores 70 que são montados na porção de aquecedor 61 do conjunto de deslocamento 60, um aquecedor adicional ou de chanfro 150 é montado dentro do conjunto rotativo interno 40 entre o conjunto de deslocamento 60 e o segundo disco em formato de C 41 do conjunto rotativo montagem interna. Este aquecedor adicional 150 é montado em uma barra alongada 151 que tem aberturas 152 em cada extremidade para permitir que a barra seja montada de forma deslizante nos trilhos de guia linear 49 nas extremidades superior e inferior em um lado do conjunto interno rotativo. O aquecedor 150 não está conectado ao conjunto de deslocamento 60 e pode ser movido independentemente da posição do conjunto de deslocamento. O aquecedor adicional 150 não é fixado em posição nos trilhos de guia linear 49, mas pode ser movido lateralmente ao longo dos trilhos de guia 49 como será descrito com mais detalhes abaixo. O aquecedor adicional tem um bico 153 que pode ser direcionado para o canal 8 através do alojamento.

[0114] A operação do aparelho de enrolamento de fita descrito acima será agora descrito.

[0115] Tubos com um revestimento de fábrica adequado para a finalidade e destino pretendidos dos tubos são unidos usando um processo de soldagem conhecido. Conforme descrito acima, o revestimento de fábrica não se estende sobre as extremidades do tubo e, portanto, dois tubos unidos têm uma seção de corte de metal descoberta entre as extremidades do revestimento de fábrica em um tubo e o início do revestimento de fábrica no outro tubo.

[0116] Quando é necessário formar uma junta de campo sobre uma seção de corte de dois tubos unidos, um carretel de fita é selecionado com as características necessárias para formar uma junta de campo sobre o revestimento de fábrica e o carretel é montado no suporte de rolo de fita 110 no porção de cassete 62 do conjunto de deslocamento 60. Como mencionado acima, as lâminas 113 na saliência 112 do suporte de fita asseguram que a bobina de fita está centrada no suporte. A fita conforme descrito acima é uma fita pré-extrudada de termoplástico e é fornecida em dimensão suficiente para acomodar as dimensões específicas do projeto e os requisitos de propriedade do material. A fita pode ser pré-carregada no carretel e a fita pode ser armazenada a uma temperatura elevada em torno de 130 °C a 220 °C antes de ser carregada na porção de cassete como descrito acima. A temperatura na qual a fita é armazenada será determinada com base na seleção de material e requisitos de aplicação, mas é preferível que a fita seja carregada no carretel logo após a extrusão, de modo que as tensões residuais transmitidas sejam congruentes com a metodologia de aplicação e desempenho subsequente.

[0117] O conjunto externo 2 do aparelho é então movido para a posição acima da seção de corte das extremidades do tubo e abaixado para a posição sobre o corte, de modo que a seção de corte do tubo fique dentro do canal 8 do aparelho. Os motores 126 são engatados e acionam as rodas de borracha 38 em direções opostas. As rodas de borracha contatam a borda dos discos em formato de C 41 em cada extremidade do conjunto interno rotativo e conduzem o conjunto interno ao redor do alojamento.

[0118] Os aríetes de estabilização 16 em cada porção lateral das placas terminais 3, 4 são operadas para se estenderem para dentro em direção ao canal 8 para contatar o tubo. Os aríetes são estendidos para uma posição onde compressão suficiente é aplicada contra a superfície dos tubos.

[0119] Os amortecedores com mola 14 também contatam a superfície externa do tubo. Caso os amortecedores não estejam em contato com a superfície externa do tubo, a tensão da mola pode ser ajustada para colocá-los na posição desejada.

[0120] Os conjuntos de roda de suporte 30 são engatados estendendo os cilindros 36 e, desse modo, girando os conjuntos de roda de suporte para dentro em direção ao canal 8 até que as rodas 37 estejam em contato com o lado inferior do tubo, como mostrado na posição da Figura 5.

[0121] A porta deslizante 20 é fixada na posição adjacente à placa de extremidade 4. A porta deslizante é travada na posição estendendo os trincos 24 para sua posição travada dentro dos elementos de travamento 25.

[0122] Com o alojamento externo preso em torno do tubo, as portas superiores 10 na estrutura do alojamento permitem acesso ao quadro para montar o conjunto de deslocamento 60.

[0123] Quando as portas superiores 10 da estrutura estão abertas, o conjunto interno rotativo 40 incluindo os discos em formato de C 41, o conjunto de deslocamento 60 e os componentes montados no mesmo podem girar apenas a um RPM muito lento. Uma série de interruptores de portão de segurança pode ser fornecida nas portas superiores 10 que são projetadas para detectar quando as portas estão abertas e um inversor projetado especificamente para trabalhar com interruptores de portão de segurança pode ser usado para controlar a operação.

[0124] Nesta posição e com o conjunto interno rotativo 40 girado de modo que as fendas 69 nas bordas internas 64 das porções laterais 65 da porção de aquecedor sejam acessíveis através das portas superiores abertas 10, a porção do cassete 62 do conjunto de deslocamento como a fita pré-carregada é montada na primeira porção de aquecedor 61 do conjunto de deslocamento 60 e os meios de fixação 68 são apertados para garantir que a porção da cassete seja mantida firmemente na posição.

Nesta fase, o conjunto de deslocamento envolve totalmente o tubo.

[0125] Uma vez que o conjunto de deslocamento 60 é concluído, a posição do conjunto de deslocamento é verificada para garantir que ele está localizado adjacente ao disco em formato de C 41 na primeira extremidade do alojamento, distante do aquecedor adicional 150, mas em uma posição sobre a extremidade do revestimento da fábrica em um lado do corte. A posição do aquecedor adicional ou de chanfro 150 é ajustada ao longo dos trilhos de guia linear 49 sobre os quais é montado de modo que este aquecedor seja direcionado para o final do revestimento de fábrica do outro lado do corte. Assim, nesta posição, uma vez iniciada a operação do aparelho de enrolamento da fita, ambas as extremidades do revestimento de fábrica em cada lado do corte serão aquecidos simultaneamente durante a operação de enrolamento da fita.

[0126] Os aquecedores 70 e 150 são ligados e a extremidade livre da fita é liberada do rolo de fita e colocada no revestimento de fábrica em uma extremidade do corte no tubo e o rolo 116 estendido para aplicar pressão à fita para garantir que um boa adesão da fita ao revestimento do tubo. O rolo de pressão pode então ser levantado para fora do revestimento de fator e travado na posição durante o restante da operação.

[0127] As portas 10 na estrutura são então fechadas e o conjunto interno rotativo 40 é girado na velocidade necessária em torno do anel de acionamento 121 na placa de extremidade 3. Conforme o conjunto interno gira, a roda dentada principal 45 gira o parafuso de avanço 44 que gira dentro a porca do parafuso de avanço 80.

Como a porca do parafuso de avanço é fixada à porção de aquecedor 61 do conjunto de deslocamento 60, a rotação do parafuso guia 44 dentro da porca cativa avança a porca ao longo da rosca 46 do parafuso guia, movendo assim o conjunto de deslocamento dentro do alojamento 2 da primeira extremidade em direção à segunda extremidade.

[0128] A fita quente é, portanto, enrolada no tubo a partir de uma posição sobreposta ao revestimento de fábrica de um lado do corte, através da seção de corte e em direção ao revestimento de fábrica do outro lado do corte. Os aquecedores 70 montados no conjunto de cassete 60 sopram ar quente ou outra fonte de calor na fita antes, durante e após a aplicação da fita, a fim de manter a fita na temperatura de aplicação necessária para garantir uma boa ligação entre a fita, revestimento de fábrica e áreas de junta de campo. As embreagens de tensão 115 fixadas aos rolos de tensão 114 da porção de cassete 62 do conjunto de deslocamento asseguram que a fita tem a tensão necessária quando é enrolada no tubo.

[0129] A velocidade de rotação do parafuso de avanço e, portanto, a velocidade do movimento linear do conjunto de deslocamento através do alojamento pode ser controlada pelo operador, a fim de garantir que a fita seja enrolada no alojamento de fábrica e sobre o corte do tubo com o passo e sobreposição necessários para qualquer trabalho específico. A rotação do parafuso de avanço 44 e o movimento linear consequente do conjunto de deslocamento 60 através do alojamento são mecanicamente ligados de modo que, se a velocidade de entrada for aumentada ou reduzida pelo operador, tanto a velocidade de rotação do parafuso guia quanto a velocidade linear do conjunto de deslocamento será reduzido ou aumentado proporcionalmente. A velocidade de entrada da rotação do parafuso de avanço e/ou o passo da rosca helicoidal é determinada pela espessura necessária da fita a ser enrolada na junta de campo.

[0130] À medida que o conjunto de deslocamento 60 se move através do alojamento 2 em direção à segunda extremidade do alojamento, ele se aproxima da posição do aquecedor adicional 150 que tem fornecido uma fonte de aquecimento direto para a outra extremidade do revestimento de fábrica distante da extremidade na qual o embrulhamento da fita começa. Conforme o conjunto de deslocamento atinge a posição do aquecedor adicional 150, este aquecedor é empurrado para frente pelo conjunto de deslocamento ao longo dos trilhos de guia 49 de modo que quando o aquecedor adicional 150 se afasta da superfície da segunda extremidade do revestimento de fábrica a ser coberto. O movimento contínuo para frente do conjunto de deslocamento 60 através do alojamento garante que a fita quente seja enrolada em torno do revestimento de fábrica aquecido na segunda extremidade da junta de campo com os aquecedores 70 no conjunto de cassete aplicando o calor localizado necessário a essa seção do tubo no lugar do aquecedor adicional 150. Isso garante que a segunda extremidade da área de corte permaneça a uma temperatura elevada até pouco antes da aplicação da fita quente, ponto em que o calor dos aquecedores 70 montados no conjunto de deslocamento 60 fornece calor localizado para essa área.

[0131] Manter a segunda extremidade do corte a uma temperatura elevada até pouco antes da aplicação da fita garante que a ligação entre a fita e o revestimento de fábrica na segunda extremidade do corte seja tão segura e integral com a junta de campo quanto o primeiro final e garante a continuidade do revestimento em todo o comprimento da tubulação.

[0132] Além disso, garantindo que o aquecedor adicional 150 seja movido automaticamente de uma posição de aquecimento pelo movimento do conjunto de deslocamento 60, isso permite que o processo de embrulhamento seja concluído sem impedimentos e na temperatura desejada, uma vez que não há necessidade de parar o processo de embrulhamento cada vez que a posição do aquecedor adicional 170 for atingida, o que pode levar a imperfeições na junta de campo, o que pode permitir a entrada de contaminantes na junta de campo.

[0133] Portanto, a integridade de cada junta de campo formada durante um processo de revestimento pode ser controlada com muita precisão e repetida de junta de campo para junta de campo ao longo de uma tubulação.

[0134] Uma vez que a junta de campo esteja completa, a operação do aparelho de embrulhar pode ser interrompida e a fita cortada, se necessário, da fita remanescente no carretel.

[0135] No final de uma operação de embrulhamento de fita, o conjunto de deslocamento 60 está localizado em direção à segunda extremidade do alojamento mais perto da placa de extremidade 4. A fim de reiniciar o aparelho, as alças 99 em cada lado da porca do parafuso de avanço 80 são giradas para gire os eixos 96 engatando assim os lóbulos do came elíptico 97 com os seguidores de came 93 nas extremidades 94 da porca. Isto empurra as porções superior e inferior 85 da porca separadamente contra as molas 91. Nesta posição, as roscas 88 na superfície interna do furo 87 são desengatadas das roscas 46 na superfície externa do parafuso de avanço 44. Isso permite o conjunto de deslocamento a ser empurrado para trás ao longo do parafuso de avanço 44 em direção à primeira extremidade do alojamento, pronto para a próxima junta de campo a ser revestida.

[0136] Se a porca do parafuso de avanço era uma porca regular sempre em engate roscado com o parafuso de avanço 44, a única maneira de fazer o conjunto de deslocamento 60 de volta à sua posição inicial seria enrolar o parafuso de avanço na direção oposta para inverter a direção em que a porca viaja ao longo do parafuso de avanço. Isso significaria girar todo o conjunto interno rotativo 40 muitas vezes no sentido inverso, o que consumiria muito tempo e seria potencialmente prejudicial à operação e à vida útil do aparelho. Ao fornecer uma função de desengate para a porca do parafuso de avanço 80 como descrito acima, o conjunto de deslocamento 60 pode ser simples e rapidamente empurrado de volta à posição inicial para uma aplicação de enrolamento de fita subsequente.

[0137] A porta de anel deslizante 20 montada na placa de extremidade 4 pode ser removida retraindo as travas 24 e liberando-as dos elementos de travamento 25 para permitir o acesso ao alojamento. As portas superiores 10 do alojamento podem ser abertas conforme descrito acima e a porção de caixa 62 do conjunto de deslocamento pode ser destacada da porção de aquecimento e removida através da porta superior aberta.

[0138] Os cilindros 36 são retraídos para retrair os conjuntos de roda de suporte 30 para longe da porção inferior do tubo para permitir que o conjunto externo seja levantado do tubo em um reverso da operação descrita acima.

[0139] O aparelho pode, portanto, ser reiniciado muito rapidamente entre o embrulhamento de uma junta de campo e a próxima. Além disso, conforme o conjunto interno 40 do aparelho gira em torno do tubo sendo revestido para múltiplas rotações, isso permite que a operação seja realizada em um espaço muito pequeno e permitiria que o aparelho seja usado remotamente em locais no mar para embrulhamento localizado de juntas de campo. Prevê-se que o aparelho seja usado em orientações verticais e horizontais, dependendo dos requisitos do local de instalação. Isso permitiria ao operador alterar seletivamente a especificação da junta de campo para se adequar às condições específicas do local onde o tubo está sendo instalado.

[0140] O aparelho como descrito acima pode ser rápida e facilmente montado em um tubo, operado e removido deixando uma junta de campo cobrindo o corte do tubo, onde ambas as extremidades da junta de campo foram aquecidas até a temperatura necessária antes e durante a operação de embrulhamento da fita.

[0141] Os rolos de tensão 114 montados adjacentes ao carretel de fita no conjunto de deslocamento podem ser ajustados ou selecionados a fim de alterar a força compressiva aplicada durante a aplicação da fita. Rolos cheios de óleo, roletes montados com mola ou hidraulicamente ou similares podem ser usados para fornecer tal ajuste à tensão da fita quando ela é enrolada ao redor do tubo.

[0142] O aparelho descrito pode acomodar diferentes dimensões de tubo e prevê-se que o aparelho seja operado por não mais do que dois operadores, proporcionando assim eficiências de custo e tempo em relação aos métodos de revestimento de junta de campo conhecidos.

[0143] Esses fatores fornecem vantagens significativas sobre os dispositivos e processos de enrolamento de fita conhecidos. Em particular, o aparelho e método descritos são mais eficientes em termos de custos do que os processos conhecidos,

pois a adesão da fita ao revestimento de fábrica é melhorada e a adesão é obtida quimicamente a partir da solda termoplástica da fita ao revestimento de fábrica. A fita também requer menos pegada de equipamento quando comparada a uma extrusora e significativamente menos energia para preparar. Além disso, a fita pode ser armazenada em um carretel sem ocupar muito espaço. Além disso, o aparelho e o método descritos fornecem vantagens significativas sobre as técnicas de pulverização de chamas, visto que a qualidade da ligação é superior e a aplicação intensiva e qualificada da técnica de pulverização de chamas é evitada.

[0144] A modalidade ilustrada descreve um conjunto externo que é aberto para os elementos, mas prevê-se que todo o conjunto externo possa ser montado dentro de uma caixa de controle ambiental para fornecer controle de temperatura aprimorado da operação de embrulhamento de fita e para evitar a dissipação de calor dos aquecedores 70, 150 longe da área de junta de campo.

[0145] Embora a operação acima seja descrita em termos do conjunto externo sendo colocado sobre um tubo, é claro que é possível que o conjunto externo possa ser fixado na posição e um tubo introduzido através do conjunto externo de uma extremidade a outra, com juntas de campo sucessivas sendo revestido conforme as seções de tubo soldadas passam através do alojamento.

[0146] Prevê-se ainda que a fita possa ser pigmentada para permitir que um operador identifique a fita necessária rapidamente a partir de uma série de fitas armazenadas em uma instalação aquecida.

Claims (25)

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho de enrolamento de fita para enrolar uma fita em torno de um corte entre dois tubos soldados, revestidos de fábrica para formar um revestimento de junta de campo, o aparelho CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um alojamento tendo primeira e segunda extremidades e adaptado para ser montado sobre ou em torno do corte, uma cassete de fita montada de forma rotativa dentro do alojamento e meios para conduzir linearmente a cassete através do alojamento de uma primeira posição adjacente a uma primeira extremidade do alojamento para uma segunda posição adjacente à segunda extremidade do alojamento, uma fonte de calor montada na cassete para direcionar calor em direção a uma extremidade do corte e a fita quando ela é enrolada no tubo, e ainda compreendendo uma fonte de calor adicional montado dentro do alojamento adjacente à segunda extremidade do alojamento para direcionar calor em direção a outra extremidade do corte.

2. Aparelho de enrolamento de fita, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a fonte de calor adicional é montada de forma deslizante em um trilho dentro do alojamento.

3. Aparelho de enrolamento de fita, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a fonte de calor adicional é móvel ao longo do trilho por avanço linear da cassete de fita.

4. Aparelho de enrolamento de fita, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a fonte de calor montada na cassete compreende uma ou mais aquecedores.

5. Aparelho de enrolamento de fita, de acordo com a reivindicação 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios de acionamento para conduzir a cassete através do alojamento compreendem um parafuso de avanço que se estende de uma extremidade do alojamento para a outra.

6. Aparelho de enrolamento de fita, de acordo com a reivindicação 5,

CARACTERIZADO pelo fato de que a superfície externa do parafuso de avanço tem uma rosca helicoidal que vai de uma extremidade à outra.

7. Aparelho de enrolamento de fita, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 6, CARACTERIZADO pelo fato de que uma porca roscada é montada na cassete, através da qual o parafuso de avanço passa.

8. Aparelho de enrolamento de fita, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a porca compreende duas porções que podem ser seletivamente acopladas em torno do parafuso de avanço.

9. Aparelho de enrolamento de fita, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que as extremidades externas do alojamento têm um configuração em formato de U substancialmente invertido.

10. Aparelho de enrolamento de fita, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o alojamento compreende uma estrutura que se estende entre as extremidades do alojamento.

11. Aparelho de enrolamento de fita, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que portas são fornecidas em uma porção superior da estrutura para fornecer acesso ao alojamento.

12. Aparelho de enrolamento de fita, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o alojamento compreende braços na extremidade inferior do alojamento, braços esses que são móveis entre uma posição aberta em que o aparelho pode ser abaixado sobre um tubo, e uma posição fechada em que os braços se movem para dentro para apoiar a borda inferior do tubo e para prender o alojamento em torno do tubo.

13. Aparelho de enrolamento de fita, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende meios para centrar o aparelho sobre ou em torno de um tubo.

14. Aparelho de enrolamento de fita, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que a cassete de fita transporta uma bobina de fita termoplástica.

15. Aparelho de enrolamento de fita, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a fita tem uma borda frontal chanfrada.

16. Aparelho de enrolamento de fita, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o chanfro na borda frontal da fita é 30 a 45 graus.

17. Aparelho de enrolamento de fita, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 16, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende meios para aplicar uma tensão variável à fita quando ela é desenrolada da bobina.

18. Aparelho de enrolamento de fita, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios de tensão variável compreendem uma ou mais rolos de tensão e ou embreagens de tensão.

19. Aparelho de enrolamento de fita, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que as fontes de calor compreendem qualquer um de aquecedores de ar quente, aquecedores infravermelhos, aquecedores radiantes ou aquecedores de tocha a gás ou uma combinação dos mesmos.

20. Aparelho de enrolamento de fita, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores e, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende um painel de controle para permitir ao operador controlar a operação do aparelho.

21. Método para formar uma junta de campo sobre um corte entre os revestimentos aplicados de fábrica de dois tubos soldados, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de aplicação de uma fonte de calor à primeira extremidade do revestimento aplicado de fábrica em um lado do corte, enrolando uma fita termoplástica sobre a extremidade do revestimento aplicado de fábrica no primeiro lado do corte, avançando a fita e a fonte de calor linearmente ao longo do tubo sobre o corte enquanto embrulhava a fita em torno do corte e simultaneamente, aplicava uma outra fonte de calor à extremidade do revestimento aplicado de fábrica no outro lado do corte.

22. Método para formar uma junta de campo sobre um corte entre os revestimentos aplicados de fábrica de dois tubos soldados, de acordo com a reivindicação 21 e, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende a etapa de aquecimento da extremidade do revestimento aplicado de fábrica no outro lado do corte à mesma temperatura como a primeira extremidade do corte.

23. Método para formar uma junta de campo sobre um corte entre os revestimentos aplicados de fábrica de dois tubos soldados, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 ou 22, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende a etapa de mover a fonte de calor adicional para longe da segunda extremidade do revestimento de fábrica como a fita aproxima-se da segunda extremidade do revestimento de fábrica para permitir que o processo de enrolamento seja concluído sem ser impedido pela fonte de calor adicional.

24. Método para formar uma junta de campo sobre um corte entre os revestimentos aplicados de fábrica de dois tubos soldados, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 23, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda inclui a etapa de pré-aquecimento da fita a uma temperatura de cerca de 130 °C a 220 °C.

25. Método para formar uma junta de campo sobre um corte entre os revestimentos aplicados de fábrica de dois tubos soldados, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 24, CARACTERIZADO pelo fato de que o corte é aquecido a cerca de 190 °C a 250 °C.