BRPI0312086B1 - disposição em um acoplamento para vedação de tubulações de transporte de líquido ou de gás - Google Patents

Abstract

"dispositivo para prender um acoplamento manobrável para o acoplamento de tubulações". disposição em um acoplamento para vedação de tubulações para transporte de líquido ou de gás, compreendendo diversos deslizadores (15) dispostos perifericamente no acoplamento, para permitir que estes sejam levantados ao longo de um anel cônico de força (25) por meio de um cilindro hidráulico (5), onde os deslizadores (15) são fornecidos com uma superfície de deslizamento possivelmente dividida (19, 19<39>) e ao menos uma superfície de deslizamento possivelmente dividida (20, 23) tendo um ângulo que difere do ângulo da superfície de deslizamento (19 , 19<39>). o anel de força (25) tem superfícies de deslizamento (27 , 29, 29<39>, 31) que correspondem às superfícies de deslizamento (19, 19<39>, 20, 23) dos deslizadores. a primeira parte das superfícies de deslizamento (20, 23, 27, 31) tem uma inclinação íngreme e a segunda parte das superfícies de deslizamento (21, 21<39>, 29. 29<39>) tem uma inclinação pequena.

Description

“DISPOSIÇÃO EM UM ACOPLAMENTO PARA VEDAÇÃO DE TUBULAÇÕES DE TRANSPORTE DE LÍQUIDO OU DE GÁS" Esta invenção trata de um dispositivo para prender um acoplamento manobrável para o acoplamento de tubulações, mais particularmente especificado comc deslizadores de fechamento com unia superfície de deslizamento escalonada.

Durante a manutenção e possivelmente o aumento de tubulações, por exemplo, utilizadas para o transporte de produtos petrolíferos, ê necessário poder fechar seções mais longas ou mais curtas de um sistema de tubulação.

Em. sua forma mais simpl.es, o estado da técnica compreende válvulas fixas que sao fechadas e abertas sob demanda.

Ta is vã 1 vu 1 as const i t.uem um aumento sígnif icati vo nos custos de construção de um sistema de tubulação. É difícil, até um certo ponto, predizer onde se devem posicionar as válvulas, a fim de permitir que o sistema de tubulação seja fechado no lugar correto. Consequentemente há um risco de que o uso das válvulas seja excessivo, ou de que as válvulas estejam posicionadas no lugar errado. 0 uso excessivo de válvulas resulta em custos importantes desnecessários, e a colocação errada conduz às complicações e ao trabalho adicional em relação ao fechamento do sistema de tubulação. lima vá 1 vu 1 a que se j a dei.xada sem ut ilizaçào durante um longo período acarretará também um. risco de mau funcionamento quando for posta em uso.

Uma válvula representa estrangulamento no sistema de tubulação. Isto resulta na perda de pressão, em desgaste da tubulação devido à cavitação etc., e em problemas relacionados com o equipamento de inspeção que passa através das aberturas da válvula.

As válvulas têm sido substituídas, em uma grande extensão, pelos acoplamentos que são posicionados e travados no sistema de através do emprego de vários meios. Um acoplamento é propelido normalmente através da tubulação pelo meio que normalmente flui no sistema de tubulação.

Em sua forma de operação mais simples um acoplamento é operado pelo uso de uma conexão direta entre o acoplamento e o sistema de controle. Os cabos, os fios e as mangueiras são puxados longitudinalmente no sistema de tubulação, para permitir que o acoplamento seja travado ao alcançar a posição correta.

Geralmente, há um risco envolvido ao puxar tais sistemas de transmissão dentro do sistema de tubulação. Os danos a um cabo ou similar podem fazer com que a colocação de um acoplamento falhe, ou a remoção subseqüente do acoplamento será mais exigente.

As conexões remotamente operadas com transmissão de sinal sem fio eliminaram o problema principal associado com o tipo diretamente operado de acoplamento. Um acoplamento operado sem fio carrega com ele todas as fontes de força para a operação dos cilindros internos, das válvulas, dos sistemas de rádio etc., pelo fato de conter baterias, óleo hidráulico, gases propulsores e similares. Arranjando uma antena na parte externa da tubulação em que o acoplamento deve ser fixado, os sinais de controle são transmitidos do sistema de controle ao acoplamento.

Um acoplamento é construído tipicamente com uma ou mais seções. Em uma seção principal, que deve formar a vedação na tubulação, é montado um número de componentes concêntricos. Uma placa terminal combinada com uma gaxeta periférica constitui o elemento real de vedação. Os deslizadores perifericamente posicionados prendem o acoplamento de encontro às paredes da tubulação quando os deslizadores são forçados para fora por um cilindro hidráulico axialmente posicionado e pelos deslizadores inclinados e faces de pressão cooperantes. A haste de pistão do cilindro é acoplada a uma placa terminal do acoplamento. No acoplamento há dispositivos que, entre outras coisas, operam o cilindro hidráulico.

Conectadas à seção principal podem existir diversas seções de controle que contêm equipamentos de gravação e de operação para posicionamento, etc.. Diversas seções principais também podem ser interconectadas a fim de conseguir o efeito desejado. A interconexão é conseguida por meio de esteios articulados de acoplamento ao centro da face de extremidade de uma seção.

Para que o acoplamento possa mover-se através de uma tubulação de diâmetro para o qual o acoplamento é destinado, deve haver um afastamento mínimo entre a periferia do acoplamento e a parede da tubulação. Este afastamento depende das tolerâncias dimensionais da tubulação, tipicamente um mínimo de 10 mm para as tubulações de óleo e de gás. Ambos os acoplamentos grandes ou pequenos devem ter aproximadamente os mesmos afastamentos. Os deslizadores que são forçados de encontro à parede da tubulação para prender o acoplamento devem conseqüentemente, durante seu curso ao longo das faces inclinadas de deslizamento, percorrer ao menos 10 mm no sentido radial. Com o lado de baixo dos deslizadores de hoje, e correspondentes faces de deslizamento que têm uma forma de inclinação continua, o comprimento de deslizamento é proporcional ao gradiente da superfície de deslizamento. Tipicamente, este é de 17 graus, independentemente do diâmetro do acoplamento.

As conexões de diâmetro pequeno devem poder passar através das curvaturas da tubulação com um raio de giro menores do que os acoplamentos de um diâmetro maior. Consequentemente, é importante que um acoplamento de pequeno diâmetro possa ser manufaturado com um comprimento estrutural pequeno. Com as técnicas atualmente conhecidas, é difícil produzir um acoplamento com dimensões estruturais suficientemente curtas. 0 objetivo da invenção é remediar as desvantagens de técnicas conhecidas. 0 objeto é alcançado de acordo com a invenção pelas características definidas no relatório descritivo abaixo e nas reivindicações anexas.

Os deslizadores que são colocados perifericamente na seção principal de um acoplamento são posicionados com suas extremidades mais elevadas adjacentes a uma face de pressão inclinada em uma placa terminal do acoplamento. Os deslizadores se situam adjacentemente a um anel cônico de força e são presos de encontro ao anel de força por meio, por exemplo, de molas de tensão. A superfície de deslizamento entre o deslizador e o anel de força é formada com dois gradientes, por uma primeira seção de superfície de deslizamento que tem uma inclinação íngreme e por uma segunda seção de pequeno gradiente, tipicamente 17 graus. Os gradientes diferentes das superfícies de deslizamento formam um padrão escalonado. 0 padrão escalonado dos deslizadores e o anel de força correspondem quando os deslizadores estão na posição de início. Vantajosamente, as superfícies de deslizamento compreendem um ou mais rebaixos a fim de conseguir uma estabilidade aumentada dos deslizadores na posição inicial, durante o movimento deslizante e na posição travada.

Quando o cilindro do acoplamento comprime entre si as placas terminais do acoplamento, os deslizadores, em conseqüência das superfícies de deslizamento íngremes ascendentes e da carga radial insignificante nos deslizadores durante o primeiro estágio do deslocamento, saltam para cima para a etapa mais elevada para então moverem-se ao longo das superfícies de deslizamento com pouco gradiente. Isto torna possível conseguir, no primeiro estágio do movimento, um grande deslocamento dos deslizadores no sentido radial, com um deslocamento axial pequeno. Assim o comprimento do deslizamento pode ser reduzido consideravelmente e o comprimento estrutural do acoplamento reduzido correspondentemente, como é desejável para acoplamentos de pequeno diâmetro. 0 seguinte descreve um exemplo não limitativo de uma concretização preferida ilustrada nos desenhos que acompanham o pedido, onde: A Figura 1 mostra uma seção através da seção principal de um acoplamento; A Figura 2 mostra, em uma escala maior, uma seção com um deslizador na posição de descanso em um anel correspondente de força; e A figura 3 mostra, na mesma escala, um deslizamento forçado para fora de encontro a uma parede da tubulação.

Nos desenhos, o número de referência (1) corresponde a uma seção principal equipada com uma primeira placa terminal (3), na qual foi integrado um cilindro hidráulico (5). 0 cilindro hidráulico (5) compreende um pistão (7) e uma haste de pistão (9). Uma extremidade (11) da haste de pistão é conectada à segunda placa terminal (13) do acoplamento. Para a operação do cilindro hidráulico (5) é fornecida uma bomba hidráulica (não mostrada) e as válvulas (não mostradas).

Ao longo da periferia do acoplamento há diversos deslizadores (15) que se situam adjacentemente à face de compressão inclinada (17) da segunda placa terminal (13) através de suas extremidades (16). A face de extremidade (16) dos deslizadores corresponde ao gradiente da face de compressão (17) . 0 topo do deslizador forma uma face de acoplamento (18) formada de modo a proporcionar um bom aperto quando pressionada de encontro a uma parede (19) da tubulação. 0 lado de baixo do deslizador (15) compreende uma parte dianteira (20) de deslizamento e uma superfície de deslizamento (21, 21'). A superfície de deslizamento (21, 21') é dividida por um rebaixo de deslizamento (22) que se estende paralelamente à parte dianteira (20) do deslizador, e onde o lado que confronta da mesma maneira que a parte dianteira (20) do deslizador forma uma parte dianteira (23) de escalonamento com o mesmo sentido que a parte dianteira (20) do deslizador. A superfície de um anel cônico de força (25) compreende uma parte dianteira (27) de anel de força e uma superfície de deslizamento (29, 29'). Δ superfície de deslizamento (29, 29') é dividida por um rebaixo (30) de anel de força que se estende em paralelo com a parte dianteira (27) do anel de força, e onde o lado que confronta da mesma maneira que a parte dianteira (27) do anel de força forma uma parte dianteira (31) de escalonamento com o mesmo sentido que a parte dianteira (27) do anel de força.

Uma gaxêta (26) é disposta perifericamente entre o anel de força (21) e a primeira placa terminal (3) . A parede (19) da tubulação inclui o acoplamento.

Quando os deslizadores (15) são dispostos na parte mais inferior do anel (25) de força, o lado de baixo dos deslizadores corresponde à superfície cônica do anel de força, de modo que a superfície de deslizamento (21, 21') do deslizador (15) coincide com o fundo do rebaixo (30) do anel de força e o fundo do rebaixo (22) do deslizador coincide com a superfície de deslizamento (29, 29') do anel (25) de força.

Um acoplamento é usado para selar tubulações que transportam líquido ou gás, onde o acoplamento é introduzido na tubulação e propelido pela pressão de líquido ou de gás. Pode também ser propelido por um mecanismo interno de acionamento e por rodas associadas para rolamento. 0 acoplamento é preso pela operação do cilindro hidráulico (5) da seção principal (1) . As placas terminais (3), (13) conectadas ao cilindro (5) são aproximadas, e os deslizadores (15) dispostos na periferia da seção principal (1) são forçados de encontro ao anel cônico (25) de força pela face (17) de compressão. A parte dianteira (20) do deslizador e a parte dianteira (23) do escalonamento do deslizador (15) são pressionadas de encontro à parte dianteira (31) do escalonamento do anel (25) de força e à parte dianteira (25) do anel de força, respectivamente, para fazer com que o deslizador seja levantado para cima em direção às superfícies de deslizamento (29, 29'). Os deslizadores (15) são empurrados então ao longo das superfícies de deslizamento (29,29') do anel (25) de força até que os deslizadores (15) estejam forçados de encontro à parede (16) da tubulação. Durante a seqüência de bloqueio, a gaxêta (23) também é comprimida e forçada para fora, para selar completamente a tubulação junto com a primeira placa terminal (3). "REIVINDICAÇÕES"

Claims (6)

1. Disposição em um acoplamento para vedação de tubulações de transporte de liquido ou de gás, compreendendo diversos deslizadores (15) dispostos perifericamente no acoplamento, para permitir que estes sejam levantados ao longo de um anel cônico de força (25) por meio de um cilindro hidráulico (5), caracterizado pelo fato de que os deslizadores (15) são providos com uma superfície de deslizamento possivelmente dividida (21, 21') e ao menos uma parte frontal possivelmente dividida (20, 23) tendo um ângulo relativo a um eixo longitudinal do acoplamento que difere do ângulo da superfície de deslizamento (21, 21') em relação a este mesmo eixo.

2. Disposição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o anel cônico de força (25) está equipado com uma superfície de deslizamento possivelmente dividida (29, 29') e ao menos uma parte frontal possivelmente dividida (27, 31) tendo um ângulo relativo ao eixo longitudinal do acoplamento que difere do ângulo da superfície de deslizamento (29, 29') em relação ao mesmo ângulo.

3. Disposição de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que as partes frontais (20, 23, 27, 31) têm uma inclinação íngreme em relação ao eixo longitudinal do acoplamento e que as superfícies de deslizamento (21, 21', 29, 29') têm uma inclinação pequena relativamente ao mesmo eixo.

4. Disposição de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que as partes frontais e as superfícies de deslizamento (20, 21, 21', 23) dos deslizadores (15) têm uma forma que, em uma dada posição dos deslizadores (15), corresponde às partes frontais e às superfícies de deslizamento (27, 29, 29', 31) do anel cônico de força (25).

5. Disposição de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que os deslizadores (15) compreendem uma parte frontal de deslizamento (20) que se estende em paralelo com uma extremidade do deslizador (16), bem como superfícies de deslizamento (21, 21') que são divididas por um rebaixo de deslizador (22) que se estende em paralelo com a parte frontal de deslizamento (20), onde o lado que confronta da mesma maneira que a parte frontal de deslizamento (20) forma uma parte frontal de escalonamento (23) com o mesmo sentido que a parte frontal de deslizamento (20).

6. Disposição de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a superfície do anel cônico de força (25) compreende uma parte dianteira de anel de força (27) e uma superfície de deslizamento (29, 29') que é dividida por um rebaixo de anel de força (30) que se estende em paralelo com a parte dianteira do anel de força (27), onde o lado que confronta da mesma maneira que a parte dianteira do anel de força (27) forma uma parte dianteira de escalonamento (31) com o mesmo sentido que a parte dianteira do anel de força (27) .