BR122020015670B1

BR122020015670B1 - Anel de vedação de metal possuindo um eixo longitudinal e um eixo de simetria que é normal ao referido eixo longitudinal

Info

Publication number: BR122020015670B1
Application number: BR122020015670-8A
Authority: BR
Inventors: Chi-Li Chen
Original assignee: Fmc Technologies, Inc
Priority date: 2015-03-05
Filing date: 2016-02-02
Publication date: 2021-07-27
Also published as: BR112017018679A2; US9534689B2; AU2016226608C1; BR112017018679B1; US20160258534A1; EP3265703A1; WO2016140754A1; AU2016226608B2; AU2016226608A1; EP3265703B1; SG11201706941WA

Abstract

um anel de vedação de metal (100) aqui descrito inclui uma superfície lateral frontal (106) possuindo uma pluralidade de primeiras áreas de vedação (114) e segundas áreas de vedação (116), e uma superfície lateral posterior (108) possuindo uma pluralidade de protuberâncias separadas (130) possuindo uma superfície radialmente mais interna (131) localizada a uma primeira distância radial (131x) a partir de um eixo longitudinal (110) da vedação e uma primeira distância axial (131y) a partir de um eixo de simetria (112) da vedação. o lado posterior (108) também inclui uma pluralidade de recessos (128) localizada entre uma das protuberâncias (130) e o eixo de simetria (112), cada recesso possuindo uma superfície radialmente mais externa (129) localizada a uma segunda distância radial (129x) a partir do eixo longitudinal (110) e uma segunda distância axial (129y) a partir do eixo de simetria (112). uma relação da segunda distância axial (129y) para a primeira distância axial (131y) está dentro de uma faixa de cerca de 0,38-0,63, e uma relação da segunda distância radial (129x) para a primeira distância radial (131x) está dentro de uma faixa de cerca de 0,79-1,32.

Description

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO 1. CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção é direcionada a um anel de vedação de metal melhorado que é utilizado para estabelecer uma conexão selada entre dois componentes de acoplamento.

2. INVENÇÃO DA TÉCNICA ANTERIOR

[002] Em muitas indústrias, uma conexão de vedação deve ser estabelecida entre dois componentes tubulares acoplados. Em algumas aplicações, a conexão de vedação é estabelecida pela utilização de um conector que contém um meio de bloqueio para apertar conjuntamente os cubos dos dois componentes juntos, com uma vedação metálica posicionada entre os mesmos, de modo a estabelecer a vedação entre os dois componentes. A estrutura e as configurações dos cubos, a vedação metálica e o conector, bem como os mecanismos utilizados para estabelecer a conexão de vedação entre esses cubos são vastos e variados.

[003] A Figura 1 representa de forma simplista uma aplicação ilustrativa na indústria de petróleo e gás, onde um anel de vedação de metal ou anel de vedação 14 é utilizado para conseguir uma conexão selada entre dois componentes tubulares 12A, 12B. Os poços submarinos têm normalmente uma grande cabeça do poço tubular 12A (isto é, um primeiro componente tubular) posicionado no fundo do mar. É utilizado um elevador 12B (isto é, um segundo componente tubular) que se prolonga desde a cabeça do poço até a superfície, por exemplo, para um navio de perfuração ou uma plataforma, durante pelo menos as operações de perfuração. Como será apreciado pelos versados na técnica, o elevador ilustrativo é apenas um exemplo de vários componentes que podem ser acoplados a uma cabeça de poço submarina. Outros exemplos incluem, mas não são limitados a, cabeças de tubos, bocas do poço, etc. O segundo componente 12B está adaptado para ser acoplado de forma vedada à cabeça de poço 12A pela utilização de um anel de vedação de metal ilustrado de forma simplista 14 e um conector acionado hidraulicamente 16. Em uma aplicação submarina, o anel de vedação de metal 14 deve fornecer uma vedação que evite que fluidos de alta pressão dentro do poço escapem ao oceano e proporcionar uma vedação que evite a entrada de água do mar no poço devido à pressão hidrostática externa. Tipicamente, a conexão de vedação entre os dois componentes 12A, 12B é estabelecida por atuação de um ou mais cilindros hidráulicos para forçar "batentes" a encaixar com um perfil (por exemplo, ranhuras) formado na superfície externa da cabeça de poço 12A. Quando a instalação está completa, as superfícies de vedação 14A do anel de vedação 14 engatam de forma vedada os componentes 12A, 12B. Outro exemplo da indústria de petróleo e gás são linhas de fluxo submarinas, onde as conexões devem ser feitas entre duas linhas de fluxo em forma de tubo que transportam fluidos e gases de hidrocarbonetos. É claro que existem muitas aplicações industriais, onde tais conexões devem ser estabelecidas, as quais não estão em um ambiente submarino, por exemplo, refinarias e plantas petroquímicas, operações de perfuração on-shore, etc. Além disso, como será apreciado pelos versados na técnica, existem muitas formas de componentes tubulares, vedações e conectores empregados em muitas indústrias. Além disso, a orientação vertical dos componentes 12A/12B mostrados na Figura 1 é apenas a título de exemplo, uma vez que pode ser orientada em qualquer direção.

[004] A presente invenção é direcionada a várias modalidades de um anel de vedação de metal melhorado que é utilizado para estabelecer uma conexão selada entre dois componentes de acoplamento.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[005] O seguinte apresenta um resumo simplificado da invenção, de modo a proporcionar uma compreensão básica de alguns aspectos da invenção. Este resumo não é uma visão geral exaustiva da invenção. O mesmo não se destina a identificar elementos-chave ou críticos da invenção ou delinear o escopo da invenção. Seu único propósito é apresentar alguns conceitos de forma simplificada como um prelúdio para a invenção mais detalhada que é discutida mais tarde.

[006] Geralmente, a presente invenção é direcionada a várias modalidades de um anel de vedação de metal melhorado que é usado para estabelecer uma conexão selada entre dois componentes de acoplamento. Um exemplo ilustrativo de um anel de vedação de metal aqui descrito inclui, entre outras coisas, um flange, uma superfície lateral frontal compreendendo uma pluralidade de primeiras áreas de vedação e uma pluralidade de segundas áreas de vedação, cada uma das segundas áreas de vedação sendo localizada entre o flange e uma das primeiras áreas de vedação, e uma superfície lateral posterior que é composta de uma pluralidade de protuberâncias espaçadas, cada uma das quais tem uma superfície radialmente mais interna que está localizada a uma primeira distância radial a partir de um eixo longitudinal da vedação e uma primeira distância axial a partir de um eixo de simetria da vedação, e uma pluralidade de recessos, cada um dos quais está localizado entre uma das protuberâncias e o eixo de simetria, em que cada recesso tem uma superfície radialmente mais externa que está localizada a uma segunda distância radial a partir do eixo longitudinal e uma segunda distância axial a partir do eixo de simetria. Nesta modalidade, uma relação da segunda distância axial para a primeira distância axial está dentro da faixa de cerca de 0,38-0,63, e uma relação da segunda distância radial para a primeira distância radial está dentro da faixa de cerca de 0,791,32.

[007] Outro exemplo ilustrativo de um anel de vedação de metal aqui descrito inclui, entre outras coisas, um flange e uma pluralidade de elementos de vedação que se prolongam a partir do flange, em que cada um dos elementos de vedação compreende uma superfície lateral frontal que compreende uma primeira área de vedação e uma segunda área de vedação, em que a segunda área de vedação está localizada entre o flange e a primeira área de vedação, e uma superfície lateral posterior, em que a superfície lateral posterior compreende uma protuberância que tem uma superfície radialmente mais interna e uma primeira espessura radial como medida a partir da superfície radialmente mais interna para o lado frontal ao longo de uma linha que é paralela a um eixo de simetria do corpo de vedação, e um recesso que está localizado entre a protuberância e o eixo de simetria, o recesso possuindo uma superfície radialmente mais externa e uma segunda espessura radial como medida a partir da superfície radialmente mais externa para o lado frontal ao longo de uma linha que é paralela ao eixo de simetria, em que a segunda espessura radial é menor do que a primeira espessura radial.

[008] Ainda outro exemplo ilustrativo de um anel de vedação de metal aqui descrito inclui, entre outras coisas, um flange e uma pluralidade de elementos de vedação que se estendem a partir do flange, em que cada um dos elementos de vedação compreende uma superfície lateral frontal composta por uma pluralidade de primeiras áreas de vedação e uma pluralidade de segundas áreas de vedação, cada uma das segundas áreas de vedação sendo localizada entre o flange e uma das primeiras áreas de vedação. Nesta modalidade, cada um dos elementos de vedação, quando visto em uma seção transversal que inclui um eixo longitudinal do anel de vedação, compreende uma pluralidade de protuberâncias espaçadas, cada uma das quais tem uma superfície radialmente mais interna que está localizada em uma primeira distância axial a partir do eixo de simetria e um centróide, cujo centro está localizado a uma distância axial de centróide a partir do eixo de simetria, em que a primeira distância axial é maior ou igual à distância axial de centróide.

[009] Em outro exemplo ilustrativo, o anel de vedação de metal inclui um flange e uma pluralidade de elementos de vedação que se prolongam a partir do flange, em que cada um dos elementos de vedação tem uma superfície lateral frontal composta por uma pluralidade de primeiras áreas de vedação e uma pluralidade de segundas áreas de vedação, cada uma das segundas áreas de vedação sendo localizada entre o flange e uma das primeiras áreas de vedação. Além disso, cada um dos elementos de vedação, quando visto em uma seção transversal que inclui o eixo longitudinal do anel de vedação, tem um comprimento axial a partir do flange como medido em uma direção paralela ao eixo longitudinal do corpo de vedação e um centróide que está localizado a uma distância axial de centróide a partir do flange como medido em uma direção paralela ao eixo longitudinal, em que a distância axial de centróide é maior do que um terço do comprimento axial do elemento de vedação.

[010] Ainda outro exemplo de um anel de vedação de metal aqui descrito inclui, entre outras coisas, um flange, uma superfície lateral frontal e uma superfície lateral posterior. Neste exemplo, a superfície lateral frontal é composta por uma pluralidade de primeiras áreas de vedação e uma pluralidade de segundas áreas de vedação, cada uma das segundas áreas de vedação sendo localizada entre o flange e uma das primeiras áreas de vedação. Além disso, a superfície lateral posterior compreende uma pluralidade de protuberâncias espaçadas, cada uma das quais tem uma superfície radialmente mais interna que está localizada a uma primeira distância radial a partir do eixo longitudinal da vedação e uma primeira distância axial a partir do eixo de simetria da vedação, e uma pluralidade de recessos, cada um dos quais está localizado entre uma das protuberâncias e o eixo de simetria. Nesta modalidade, cada recesso tem uma superfície radialmente mais externa que está localizada a uma segunda distância radial a partir do eixo longitudinal e uma segunda distância axial a partir do eixo de simetria, em que a segunda distância radial é maior do que a primeira distância radial e a segunda distância axial é menor do que a primeira distância axial.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[011] A invenção pode ser entendida por referência à seguinte descrição realizada em conjunto com os desenhos anexos, em que os números de referência similares identificam elementos similares, e em que:

[012] A Figura 1 é um desenho simplista e esquemático de uma aplicação da técnica anterior, onde um anel de vedação de metal é utilizado para estabelecer uma conexão selada entre dois componentes tubulares de acoplamento; e

[013] As Figuras 2A-2K são desenhos simplistas e esquemáticos de um novo anel de vedação de metal aqui descrito.

[014] Enquanto o assunto aqui descrito é suscetível a várias modificações e formas alternativas, modalidades específicas das mesmas foram mostradas a título de exemplo nos desenhos e estão aqui descritas em detalhe. Deve ser entendido, no entanto, que a invenção aqui apresentada das modalidades específicas não se destina a limitar a invenção às formas particulares descritas mas, pelo contrário, a intenção é de abranger todas as modificações, equivalentes, e alternativas que estão dentro do espírito e escopo da invenção, tal como definido pelas reivindicações anexas.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[015] Várias modalidades ilustrativas da invenção são descritas abaixo. Por razões de clareza, nem todas as características de uma implementação atual são descritas neste relatório descritivo. Naturalmente, será apreciado que, no desenvolvimento de qualquer modalidade atual, inúmeras decisões específicas de implementação devem ser tomadas para atingir os objetivos específicos dos desenvolvedores, tal como a conformidade com restrições relacionadas ao sistema e relacionadas ao negócio, as quais irão variar de uma implementação para outra. Além disso, será apreciado que um tal esforço de desenvolvimento pode ser complexo e demorado, mas nunca seria, de qualquer forma, uma tarefa de rotina para os versados na técnica possuindo o benefício desta invenção.

[016] A presente invenção será agora descrita com referência aos números anexados. Várias estruturas, sistemas e dispositivos são representados esquematicamente nos desenhos apenas para fins de explicação e não para obscurecer a presente invenção com detalhes que são bem conhecidos por aqueles versados na técnica. No entanto, os desenhos anexos são incluídos para descrever e explicar exemplos ilustrativos da presente invenção. As palavras e frases aqui utilizadas devem ser entendidas e interpretadas para ter um significado consistente com o entendimento dessas palavras e frases por aqueles versados na técnica. Nenhuma definição especial de um termo ou frase, isto é, uma definição que é diferente a partir do significado comum e costumeiro, conforme entendido por aqueles versados na técnica, se destina a ser implícita pelo uso consistente do termo ou frase aqui contido. Na medida em que um termo ou frase pretende ter um significado especial, isto é, um significado diferente do entendido pelos versados na técnica, tal definição especial será expressamente estabelecida no relatório descritivo de forma definitiva que diretamente e inequivocamente fornece a definição especial para o termo ou frase.

[017] A presente invenção é geralmente direcionada a várias modalidades de um anel de vedação de metal melhorado que é utilizado para estabelecer uma conexão selada entre dois componentes de acoplamento. As Figuras 2A-2K são desenhos simplistas e esquemáticos de uma modalidade ilustrativa de um novo anel de vedação de metal 100 aqui descrito. A Figura 2A é uma vista lateral de seção transversal que representa o anel de vedação de metal 100 disposto entre dois elementos tubulares ou componentes 102A, 102B. Os elementos tubulares 102A, 102B destinam-se a ser representativos na natureza de qualquer tipo de componentes, em que uma conexão de vedação pode ser estabelecida entre os dois componentes utilizando um anel de vedação de metal, por exemplo, uma cabeça de poço e uma cabeça de tubulação, uma cabeça de poço e uma boca do poço, duas linhas de fluxo, duas seções de tubo, etc. Os dois componentes podem ser acoplados uns com os outros usando qualquer de uma variedade de diferentes meios e estruturas, por exemplo, uma braçadeira hidráulica ou acionada manualmente, uma conexão aparafusada, etc. Assim , As invenções descritas presentemente não devem ser consideradas limitadas a qualquer aplicação particular, a qualquer tipo particular de componentes 102A, 102B, nem à maneira como os dois componentes 102A, 102B são acoplados juntos.

[018] Outros aspectos do anel de vedação de metal ilustrativo 100 aqui descrito serão agora discutidos com referência às Figuras 2B-2D. A Figura 2B é uma vista em seção transversal ampliada da modalidade ilustrativa do anel de vedação de metal 100 aqui descrito. Em geral, o anel de vedação de metal 100 tem um corpo integral que é compreendido por um flange 104 e dois elementos de vedação 124 que se prolongam para fora do flange 104. O anel de vedação de metal 100 tem um lado frontal (ou lado de vedação) 106 e um lado posterior 108 (lado de não- vedação). O lado posterior 108 é compreendido por uma superfície interior 126, uma pluralidade de protuberâncias 130, e uma pluralidade de recessos 128 posicionados entre o flange 104 e as protuberâncias 130. O anel de vedação de metal 100 define uma abertura 101 com um eixo longitudinal 110. O anel de vedação de metal 100 também tem um eixo de simetria (AOS) 112 que está orientado ortogonalmente em relação ao eixo longitudinal 110.

[019] Mais detalhes da estrutura do anel de vedação de metal ilustrativo 100 são mostrados na Figura 2C, que é uma vista em seção transversal ampliada de uma porção do anel de vedação de metal 100. Conforme ilustrado no mesmo, uma pluralidade de primeiras áreas de vedação 114 e uma pluralidade de segundas áreas de vedação 116 são formadas no lado frontal 106 do anel de vedação de metal 100. No exemplo ilustrado, as primeiras áreas de vedação 114 têm uma superfície externa em raio (R1) e as segundas áreas de vedação 116 têm uma segunda superfície externa em raio ( R2). Em algumas modalidades, R1 e R2 podem ser iguais uns aos outros, mas tal situação pode não ser necessária em todas as aplicações. Um recesso preenchido de metal 118 é formado no lado frontal 106 entre as primeiras e segundas áreas de vedação 114, 116. O recesso 118 é preenchido com um material relativamente mais macio 120 que é mais macio do que o metal das primeiras e segundas áreas de vedação 114, 116 , isto é, o material 120 é mais macio do que o material metálico que forma o corpo do anel de vedação de metal 100. Por exemplo, em uma modalidade, o corpo integral do anel de vedação de metal 100 pode ser feito de uma liga de alta resistência à elasticidade, enquanto que o material mais macio 120 pode ser feito de um metal, uma liga de metal ou um elastômero. O propósito do material relativamente mais macio 120 será discutido mais detalhadamente abaixo. O recesso 118 pode ser mecanizado inicialmente no corpo do anel de vedação de metal 100 e, em seguida, no caso em que o material mais macio 120 é um metal, o recesso 118 pode ser sobrecarregado (por chapeamento) com o metal mais macio. Um processo de usinagem pode ser realizado para remover quantidades excessivas do metal mais macio. No caso em que o material mais macio 120 é um elastômero, o recesso 118 pode ser preenchido com o material elastomérico ou instalado como um anel elastomérico. Também ilustrado na Figura 2C é um entalhe 122 que é formado nos elementos de vedação 124 adjacentes aos lados do flange 104. O entalhe 122 é geralmente direcionado para dentro em direção ao eixo longitudinal 110 da abertura 101. Mais detalhes do entalhe 122 serão discutidos abaixo com referência à Figura 2D.

[020] Com referência contínua à Figura 2C, os elementos de vedação 124 prolongam-se para fora do flange 104 do anel de vedação de metal 100, isto é, afastando-se da projeção das paredes laterais 104S, tal como representado pelas linhas tracejadas na Figura 2C. O comprimento axial (em uma direção paralela ao eixo longitudinal 110 (ver Figura 2B) do flange 104, bem como o comprimento axial dos elementos de vedação 124 estão representados na Figura 2C. Como mencionado anteriormente, a superfície lateral posterior 108 é compreendida por uma superfície interior 126, uma pluralidade de protuberâncias 130, e uma pluralidade de recessos 128. Cada um dos recessos 128 está posicionado axialmente entre o flange 104 e uma das protuberâncias 130. O comprimento axial da superfície interior 126 pode variar dependendo da aplicação particular. No exemplo ilustrado, a superfície interior 126 tem um comprimento axial mais curto do que o comprimento axial do flange 104. Em uma modalidade, a superfície interior 126 é uma superfície cilíndrica, mas tal configuração pode não ser utilizada em todas as aplicações. No exemplo ilustrado, os recessos 128 têm uma superfície inferior 129 que define a superfície radialmente mais externa dos recessos 128 (como medida a partir do eixo longitudinal 110 em uma direção paralela ao eixo de simetria 112 (ver Figura 2B)). No exemplo aqui mostrado, a superfície inferior 129 dos recessos 128 é uma superfície em raio (R3). No exemplo ilustrado, as protuberâncias 130 têm uma superfície externa 131 que define a superfície radialmente mais interna das protuberâncias 130 (como medida a partir do eixo longitudinal 110 em uma direção paralela ao eixo de simetria 112 (ver Figura 2B)). No exemplo aqui mostrado, a superfície externa 131 das protuberâncias 130 é uma superfície em raio (R4). Em algumas modalidades, o raio R4 pode ser maior do que o raio R3, embora tal configuração pode não estar presente em todas as aplicações.

[021] A Figura 2D é uma vista em seção transversal ampliada de uma porção do anel de vedação de metal 100 que proporciona outros detalhes ilustrativos do entalhe ilustrativo 122 aqui descrito. Tal como ilustrado no mesmo, o entalhe 122 é formado de modo a prolongar-se para dentro no elemento de vedação 124 em uma direção para o eixo longitudinal 110. Em um exemplo ilustrativo, o entalhe 122 tem uma superfície inferior 122A que pode estar na forma de uma superfície cilíndrica, embora tal configuração possa não estar presente em todas as aplicações. As superfícies em raio 123, 125 podem ser proporcionadas entre a superfície inferior 122A e as paredes laterais do entalhe 122, de modo a eliminar os elevadores de tensão. Outra superfície em raio 127 é proporcionada entre o entalhe 122 e a segunda área de vedação 116. A profundidade total 122B e a largura total 122C do entalhe 122, bem como a distância axial 122D entre o início do entalhe 122 e a aresta ou lado 104S do flange 104 podem variar dependendo da aplicação particular. No entanto, os entalhes 122 devem estar localizados entre o flange 104 e as segundas áreas de vedação 116.

[022] Como será apreciado por aqueles versados na técnica após uma leitura completa da presente invenção, existem vários aspectos únicos do novo anel de vedação de metal 100 aqui descrito, pelo menos, alguns dos quais serão discutidos com referência às Figuras 2E-2H. Conforme ilustrado na Figura 2E, a superfície radialmente mais interna 131 das protuberâncias 130 está localizada a uma distância radial 131X, como medida a partir do eixo longitudinal 110 em uma direção paralela ao eixo de simetria 112, e a uma distância axial 131Y como medida a partir do eixo de simetria 112 em uma direção paralela ao eixo longitudinal 110. A superfície radialmente mais externa 129 dos recessos 128 está localizada a uma distância radial 129X, como medida a partir do eixo longitudinal 110 em uma direção paralela ao eixo de simetria 112, e a uma distância axial 129Y, como medida a partir do eixo de simetria 112 em uma direção paralela ao eixo longitudinal 110. Conforme ilustrado, a distância radial 131X à superfície 131 é menor do que a distância radial 129X à superfície 129, enquanto que a distância axial 131Y à superfície 131 é maior do que a distância axial 129Y à superfície 129. Observe também que a distância radial 126X da superfície interior 126 do flange 104 a partir do eixo longitudinal 110 do anel de vedação de metal 100 é menor do que a distância radial 129X (para a superfície 129 dos recessos 128) mas maior do que a distância radial 131X (para a superfície 131 das protuberâncias 130). Em uma modalidade ilustrativa, o anel de vedação de metal 100 é dimensionado e configurado de tal modo que a relação das distâncias 129Y/131Y está dentro da faixa de cerca de 0,38-0,63, enquanto que a relação das distâncias 129X/131X está dentro da faixa de cerca de 0,79-1,32. Em uma modalidade muito particular, a relação das distâncias 129Y/131Y pode ser cerca de 0,5067 e a relação das distâncias 129X/131X pode ser de cerca de 1,0534. Estas relações relativas são importantes para a função e operação do anel de vedação de metal 100, uma vez que as mesmas proporcionam uma flexibilidade suficiente de modo a assegurarem que as superfícies de vedação 114, 116 do anel de vedação de metal 50 vedam na ordem desejada e para melhorar a capacidade de vedação e desempenho do anel de vedação de metal 100. Além disso, a estrutura única do anel de vedação de metal 100, incluindo as razões discutidas acima, assegura que o anel de vedação de metal 100 é moldado de modo a otimizar o compartilhamento de carga e a distribuição de rigidez.

[023] Com referência à Figura 2F, os elementos de vedação 124 do anel de vedação de metal 100 têm uma extremidade distal 124A e uma extremidade proximal 124B (em um local onde o elemento de vedação 124 engata uma extensão imaginária das superfícies laterais 104S do flange 104, como retratado em linhas tracejadas na Figura 2F). Tal como aqui utilizado e nas reivindicações anexas, o flange 104 deve ser entendido como sendo a porção em forma substancialmente retangular do anel de vedação de metal 104 que é definido pelas paredes laterais 104S como estendido através do corpo do anel de vedação 100, como representado em linhas tracejadas na Figura 2F. Os elementos de vedação 124 têm um comprimento axial 124AL que se prolonga desde a extremidade proximal 124B até a extremidade distal 124A. Cada um dos elementos de vedação 124 tem um centróide 140, cujo centro está localizado axialmente em uma posição tal que a distância axial 142 a partir do centróide 140 para a extremidade distal 124A do elemento de vedação 124 (como medido em uma direção paralela ao eixo longitudinal 110) é menor do que a distância axial 144 a partir do centro do centróide 140 para a extremidade proximal 124B do elemento de vedação 124. Conforme ilustrado, o centro do centróide 140 dos elementos de vedação 124 aqui descritos está localizado em um distância axial 144 a partir da extremidade proximal 124B do elemento de vedação 124 que é maior do que um terço (1/3) do comprimento axial total 124AL do elemento de vedação 124.

[024] Além disso, com referência à Figura 2G, o centro do centróide 140 está localizado a uma distância radial 140X a partir do eixo longitudinal 110 (como medido em uma direção paralela ao eixo de simetria 112) e a uma distância axial 140Y a partir do eixo de simetria 112 (como medido em uma direção paralela ao eixo longitudinal 110). Em uma modalidade da vedação 100 aqui descrita, a superfície inferior 129 dos recessos 128 está posicionada a uma distância radial 129X a partir do eixo longitudinal 110 que é igual ou superior à distância radial 140X do centro do centróide 140. Assim, em uma modalidade, o centro do centróide 140 dos elementos de vedação 124 aqui descritos pode ser posicionado mais radialmente para dentro do que a superfície inferior 129 dos recessos 128.

[025] Com referência à Figura 2H, os elementos de vedação 124 do anel de vedação de metal 100 são concebidos para ter espessuras diferentes ao longo do comprimento axial dos elementos de vedação 124. Mais especificamente, uma espessura radial 152 dos elementos de vedação 124 a partir da superfície radialmente mais interna 131 das protuberâncias 130 para o lado frontal 106 (como medido através da superfície 131 a uma distância axial 131Y a partir do eixo de simetria 112 em uma direção paralela ao eixo de simetria 112) é maior do que a espessura radial 154 dos elementos de vedação 124 a partir da superfície radialmente mais externa 129 dos recessos 128 para o lado frontal 106 ou entalhe 122 (como medido através da superfície 129 a uma distância axial 129Y a partir do eixo de simetria 112 em uma direção paralela ao eixo de simetria 112). Em um exemplo particular, a espessura radial 154 pode ser menor do que a metade da espessura radial 152. Outra característica única do anel de vedação de metal 100 aqui descrito refere-se aos tamanhos relativos da distância axial 140Y ao centro do centróide 140 (ver Figura 2G) e a distância axial 131Y para a superfície radialmente mais interna 131 (ver Figura 2H). Em geral, a dimensão 131Y deve ser maior ou igual à dimensão 140Y.

[026] Com base no que precede, os versados na técnica entenderão que o novo anel de vedação de metal 100 aqui descrito é exclusivo em relação aos anéis de vedação de metal anteriores. Em geral, o anel de vedação de metal 100 aqui descrito foi projetado especificamente de tal modo que mais da massa dos elementos de vedação 124 está posicionado axialmente mais longe do eixo de simetria 112. Isto é conseguido formando os recessos 128 mais próximos do eixo de simetria 112 ao formar a protuberância relativamente maior 130 mais próxima da extremidade distal 124A dos elementos de vedação 124. Isto faz com que os elementos de vedação 124 sejam mais "flexíveis" do que os anéis de vedação de metal da técnica anterior, em que a superfície posterior de tais anéis de vedação tende a ser mais ou menos superfícies substancialmente cilíndricas, resultando assim em um anel de vedação de metal geralmente "mais rígido". Além disso, proporcionar os entalhes direcionados para dentro 122 nos elementos de vedação 124 proporciona uma "flexibilidade" adicional aos elementos de vedação 124. Como um resultado da flexibilidade aumentada do anel de vedação de metal 100 aqui descrito, uma conexão devidamente selada entre dois componentes pode ser mais prontamente alcançada.

[027] As Figuras 2I-2K representam uma sequência de vedação ilustrativa para o novo anel de vedação de metal 100 aqui descrito. Em geral, as primeiras áreas de vedação de metal 114 são concebidas para proporcionar uma vedação contra a pressão interna dentro dos componentes selados 102A, 102B, enquanto as segundas áreas de vedação 116 são concebidas para proporcionar uma vedação contra qualquer pressão externa, por exemplo, pressão hidrostática em uma aplicação submarina. O material mais macio 120 nos recessos 118 pode, em algumas situações, entrar em contato com as faces de vedação dos componentes 102A, 102B, mas tal situação pode não ocorrer em todas as aplicações ou em todas as condições de operação. No caso em que a área ocupada pelo material mais macio 120 entrar em contato com as faces de vedação dos componentes 102A, 102B, uma força de reacção inferior será gerada devido à presença do material relativamente mais macio 120 em comparação com a força de reação que seria gerada se o material mais macio 120 não estivesse presente e partes do corpo de vedação entram em contato com as superfícies de vedação nos componentes 102A, 102B. Ao reduzir esta força de reação, reduz a perda das forças de reação nas primeiras e segundas áreas de vedação 114, 116, de modo que a perda de capacidade de vedação é reduzida. A Figura 2I representa o anel de vedação de metal 100 em um ponto, em que o anel de vedação 100 aqui descrito forma uma vedação inicial contra as superfícies de vedação dos primeiros e segundos componentes 102A, 102B. Neste ponto, as primeiras áreas de vedação 114 entram em contato com as superfícies de vedação dos componentes 102A, 102B, mas não há contato entre as segundas áreas de vedação 116 ou a área ocupada pelo material mais macio 120 e a superfície de vedação dos componentes 102A, 102B . A Figura 2J representa o anel de vedação de metal 100 em um ponto, em que as primeiras zonas de vedação 114 se deformaram (como indicado pelas linhas tracejadas) e as segundas áreas de vedação 116 estão em contato com as superfícies de vedação dos componentes 102A, 102B, mas ainda não existe contato entre a área ocupada pelo material mais macio 120 e as superfícies de vedação dos componentes 102A, 102B. No exemplo mostrado na Figura 2J, as segundas áreas de vedação 116 são representadas como sendo parcialmente deformadas. A Figura 2K representa o anel de vedação de metal 100 em um ponto, em que o mesmo está totalmente engatado com as superfícies de vedação dos componentes 102A, 102B. Neste exemplo, o material mais macio 120 também está engatado com as superfícies de vedação dos componentes 102A, 102B. Note que tanto as primeiras áreas de vedação 114 como as segundas áreas de vedação 116 estão completamente deformadas neste ponto.

[028] As modalidades particulares descritas acima são apenas ilustrativas, uma vez que a invenção pode ser modificada e praticada de modos diferentes, mas equivalentes, aparentes por aqueles versados na técnica, possuindo o benefício dos ensinamentos aqui apresentados. Por exemplo, as etapas do processo estabelecidas acima podem ser realizadas em uma ordem diferente. Além disso, nenhuma limitação se destina aos detalhes de construção ou desenho aqui mostrados, exceto como descrito nas reivindicações abaixo. É, portanto, evidente que as modalidades particulares descritas acima podem ser alteradas ou modificadas e todas essas variações são consideradas dentro do escopo e espírito da invenção. Note que o uso de termos, como "primeiro", "segundo", "terceiro" ou "quarto" para descrever vários processos ou estruturas neste relatório descritivo e nas reivindicações anexadas é usado apenas como uma referência abreviada para tais etapas/estruturas e não implica necessariamente que tais etapas/estruturas sejam realizadas/formadas naquela sequência ordenada. Claro, dependendo da linguagem da reivindicação exata, uma sequência ordenada de tais processos pode ou não ser necessária. Desta maneira, a proteção buscada aqui é conforme estabelecida nas reivindicações abaixo.

Claims

1. Anel de vedação de metal (100) possuindo um eixo longitudinal (110) e um eixo de simetria (112) que é normal ao referido eixo longitudinal (110), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um flange (104), o referido eixo de simetria (112) que se estende através do referido flange (104); uma pluralidade de elementos de vedação (124) que se estende a partir do referido flange (104), cada um dos referidos elementos de vedação (124) compreendendo uma superfície lateral frontal de vedação (106) compreendida de uma pluralidade de primeiras áreas de vedação (114) e uma pluralidade de segundas áreas de vedação (116), cada uma das referidas segundas áreas de vedação (116) sendo localizada entre o referido flange (104) e uma das referidas primeiras áreas de vedação (114), cada um dos referidos elementos de vedação (124), quando vistos em uma seção transversal que inclui o referido eixo longitudinal (110) do referido anel de vedação (100), possuindo um comprimento axial a partir do referido flange (104) como medido em uma direção paralela ao referido eixo longitudinal (110) e um centróide (140) que está localizado a uma distância axial de centróide (140Y) a partir do referido flange (104) como medido em uma direção paralela ao referido eixo longitudinal (110), em que a referida distância axial de centróide (140X) é superior a um terço do referido comprimento axial do referido elemento de vedação; e uma superfície lateral posterior de não-vedação (108).

2. Anel de vedação de metal (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma pluralidade de protuberâncias espaçadas (130), cada uma das quais tem uma superfície radialmente mais interna (131) que está localizada a uma primeira distância axial (131Y) a partir do referido eixo de simetria (112) como medido em uma direção paralela ao referido eixo longitudinal (110); em que um centro do referido centróide (140) está localizado a uma distância axial de centróide (140Y) a partir do referido eixo de simetria (112), como medido em uma direção paralela ao referido eixo longitudinal (110), em que a referida primeira distância axial (131Y) é maior ou igual à referida distância axial de centróide (140Y).

3. Anel de vedação de metal (100), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido anel de vedação (100) ainda compreende um recesso (128, 118) que está localizado entre a referida protuberância e o referido eixo de simetria (112), o referido recesso (128, 118) possuindo uma superfície radialmente mais externa que está localizada em uma primeira distância radial (131X) a partir do referido eixo longitudinal (110) e o referido centro do referido centróide (140) está posicionado a uma distância radial de centróide (140X) a partir do referido eixo longitudinal (110), e em que a referida primeira distância radial (131X) é maior ou igual à referida distância radial de centróide (140X).

4. Anel de vedação de metal (100), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida superfície radialmente mais interna (131) está localizada a uma primeira distância radial (131X) a partir do referido eixo longitudinal (110) e o referido centro do referido centróide (140) está posicionado em uma distância radial de centróide (140X) a partir do referido eixo longitudinal (110), e em que a referida distância radial de centróide (140X) é maior do que a referida primeira distância radial (131X).

5. Anel de vedação de metal (100), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida superfície lateral posterior de não- vedação (108) compreende: uma protuberância (130) que tem uma superfície radialmente mais interna (131) e uma primeira espessura radial (152, 154) como medida a partir da referida superfície radialmente mais interna (131) para a referida superfície lateral frontal de vedação (106) ao longo de uma linha que é paralela ao referido eixo de simetria (112); e um recesso (128, 118) que está localizado entre a referida protuberância (130) e o referido eixo de simetria (112), o referido recesso (128, 118) possuindo uma superfície radialmente mais externa e uma segunda espessura radial (152, 154) como medida a partir da referida superfície radialmente mais externa para a referida superfície lateral frontal de vedação (106) ao longo de uma linha que é paralela ao referido eixo de simetria (112), em que a referida segunda espessura radial (152, 154) é menor do que a referida primeira espessura radial (152, 154).

6. Anel de vedação de metal (100), de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida segunda espessura radial (152, 154) é menor do que uma metade da referida primeira espessura radial (152, 154).