BRPI0514634A2

BRPI0514634A2 - dispositivo de conexço de mangueira

Info

Publication number: BRPI0514634A2
Application number: BRPI0514634-8A
Authority: BR
Inventors: Finn Hjeldnes
Original assignee: Odim Asa
Priority date: 2004-08-24
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2011-05-10
Also published as: US7628172B2; NO20043526L; NO20043526D0; EP1800049A1; WO2006022556A1; US20080006335A1

Abstract

DISPOSITIVO DE CONEXçO DE MANGUEIRA. A presente invenção se refere a um método e dispositivo para acoplar, de modo temporário, uma mangueira a um sistema de tubulação, em que uma primeira parte de acoplamento é conectada à mangueira e uma segunda parte de acoplamento é conectada ao sistema de tubulação, onde ambas, primeira e segunda partes de acoplamento compreendem válvulas que automaticamente se fecham quando as ditas primeira e segunda partes de acoplamento não se encontram conectadas, em que as ditas primeira e segunda partes de acoplamento são trazidas em interação entre si, de modo a estabelecer uma conexão apertada, antes que as válvulas nas partes de acoplamento sejam abertas e em que as partes de acoplamento são travadas entre si.

Description

"DISPOSITIVO DE CONEXÃO DE MANGUEIRA"

Campo da Invenção

A presente invenção se refere a operações detransferência e conexão de mangueiras, de modo maisespecifico, a mangueiras de transporte de produtos agranel, para uso entre uma embarcação de abastecimentooffshore e uma sonda de perfuração/operação offshore ou umaembarcação e uma plataforma de perfuração/operaçãooffshore. Mais especificamente, a presente invenção serefere a um método de conexão de uma mangueira a um sistemade tubulação e a um conector de mangueira.

Antecedentes da Invenção

Os produtos na forma a granel, secos ou líquidos,para uma sonda de perfuração/operação offshore ou umaembarcação e uma plataforma de perfuração/operaçãooffshore, a seguir, sendo referido comumente comoplataforma, na maioria das vezes, são transportados emtanques de armazenamento dedicados a bordo de navios desuprimento. A partir de tais tanques de armazenamento abordo da embarcação de abastecimento, o produto a granel ébombeado e transferido da embarcação de abastecimento paraa plataforma, em um sistema de mangueira de tanque decombustível. Uma mangueira para transferência do produto agranel é normalmente armazenada a bordo da plataforma embobinas de mangueiras, sendo transferida e conectada com aembarcação de abastecimento por meio de guindastes oudispositivo similares. Entretanto, a mangueira pode serarmazenada a bordo da embarcação de abastecimento.A embarcação de abastecimento apresenta uma sériede acoplamentos de mangueiras nos trilhos dispostos para ascargas, identicamente, a bombordo e a estibordo do navio. Atransferência e conexão de mangueiras de uma plataformapara uma embarcação de abastecimento, nos dias atuais, éuma operação manual, a qual inclui um pesado trabalhomanual na manipulação da mangueira. Além disso, podemocorrer situações que podem causar danos a pessoas e/ou aequipamentos, devido ao movimento relativo entre aplataforma e a embarcação.

O trabalho manual inclui o acoplamento de umaparte de acoplamento fêmea, provida na extremidade damangueira, com uma parte de acoplamento macho, colocadasobre ou nos trilhos de carga da embarcação. Após oacoplamento das partes macho e fêmea, válvulas dispostasnas partes macho e/ou fêmea podem ser manualmente abertas ea transferência do produto a granel pode ser iniciada.

Quando a mangueira estiver para ser desconectada,as válvulas nas partes macho e/ou fêmea têm de ser fechadasmanualmente, antes do acoplamento ser desconectado e damangueira ser desconectada da embarcação. Numa situação deemergência, a mangueira pode ter de ser desconectadarapidamente, para que seja possível remover a embarcação daplataforma. Em tais situações, o trabalho manual envolvidona operação torna difícil, ou até mesmo impossível,desconectar a mangueira da embarcação sem causar danos apessoas ou equipamentos.

Conseqüentemente, constitui um objetivo dapresente invenção proporcionar soluções que minimizem anecessidade da manipulação manual durante a transferência econexão da mangueira e durante o desacoplamento edesconexão da mesma, de modo a reduzir potenciais danos apessoas e equipamentos.

Adicionalmente, um problema conhecido queacontece com conexões de mangueiras conhecidas é apotencial perda de material perigoso ao ambiente durante aoperação. Portanto, um outro objetivo da presente invenção,é proporcionar uma solução que reduza ou elimine a perda dematerial a granel durante a operação e acoplamento damangueira. A solução proporcionada deve ser eficientequanto à operação e manipulação da mangueira e inclui aprovisão de fechamento quando a mangueira é desconectada .

Em geral, a filosofia do projeto do sistema deequipamentos deve ser baseada na segurança de pessoal e namínima ou nenhuma poluição do ambiente, simplicidade doequipamento, operação e manipulação eficientes da mangueira(projeto e filosofia de operação do estado da técnica).Além disso, algumas exigências devem ser atendidas paraproporcionar um fácil acesso para inspeção, manutenção esubstituição de peças, caso necessário.

Resumo da Invenção

De acordo com um primeiro aspecto, a presenteinvenção se refere a um método para acoplar, de formatemporária, uma mangueira a um sistema de tubulação, em queuma primeira parte do acoplamento é conectada à mangueira euma segunda parte do acoplamento é conectada ao sistema detubulação, onde ambas, primeira e segunda partes deacoplamento, compreendem válvulas que automaticamente sefecham, quando as ditas primeira e segunda partes deacoplamento não são conectadas entre si, em que as ditasprimeira e segunda partes de acoplamento são trazidas eminteração entre si, de modo a estabelecer uma apertadaconexão antes das válvulas, nas partes de acoplamento quesão abertas, e em que as partes de acoplamento são travadasentre si.

De acordo com uma modalidade, as válvulas sãoabertas mediante interação das partes de válvula daprimeira parte de acoplamento e das partes de válvula dasegunda parte de acoplamento.

De acordo com um segundo aspecto, a presenteinvenção se refere a um dispositivo de conexão de mangueirapara acoplamento temporário de uma mangueira a um sistemade tubulação, o dispositivo de conexão compreendendo umaprimeira parte de acoplamento conectada à mangueira, e umasegunda parte de acoplamento conectada ao sistema detubulação, em que ambas as partes de acoplamentocompreendem válvulas que são automaticamente fechadasquando as partes de acoplamento não são conectadas entresi, em que uma parte de uma das partes de acoplamento éprojetada para ser inserida dentro da outra parte deacoplamento, de modo a formar uma conexão apertada, e emque as partes de válvulas nas partes de acoplamento sãoprojetadas para interagir entre si, de modo a abrir ambasas válvulas após ser formada a conexão apertada. A conexãoapertada formada antes da abertura das válvulas, garanteque não existe nenhum vazamento do material a granel damangueira ou do sistema de tubulação. Preferivelmente, aspartes são projetadas para um encaixe exato, para evitarque o restante do material a granel seja derramado duranteo acoplamento e desacoplamento do dispositivo.

De acordo com uma primeira modalidade, a primeiraparte de acoplamento compreende um corpo principal tubular,apresentando um ramal de conexão para conexão a umamangueira em uma extremidade e uma parte de conexão paraconexão a uma segunda parte de acoplamento na outraextremidade, em que uma válvula de contrapressão, formadapor um cone de válvula deslocável principalmente na direçãoaxial, é designada para interagir com um assento cônico deválvula, formado na parede interna do corpo principal,próximo à parte de conexão, onde ambos os cones possuem seumenor diâmetro mais próximo da parte de conexão.

Preferivelmente, o cone de válvula é forçadocontra o assento da válvula. Na modalidade descrita, umamola helicoidal é usada para forçar o cone contra o assentode válvula. Quaisquer soluções elásticas alternativas sãoúteis.

De acordo com uma segunda modalidade, a segundaparte de acoplamento compreende uma parte principalmentecilíndrica, projetada para ser parcialmente inserida dentroda parte de conexão da primeira parte de acoplamento e para formar uma conexão apertada com a dita parte de conexão.

De acordo com uma terceira modalidade, a segundaparte de acoplamento compreende um elemento de assento deválvula substancialmente tubular e deslocável axialmente,projetado para interagir com um cone de válvula sobre umparafuso cilíndrico, disposto principalmente na direçãoaxial.

O elemento de assento de válvula pode serprojetado para interagir e formar uma apertada conexão coma parte de conexão da primeira parte de acoplamento, onde oelemento de assento de válvula é projetado para abrir aválvula na segunda parte de acoplamento e em que o parafusoé projetado para interagir com o cone de válvula, paraabrir a válvula na primeira parte de acoplamento, na medidaem que as partes de conexão são forçadas juntas.

De acordo com a modalidade descrita, a ditaprimeira parte de acoplamento pode ser descrita como umaparte de acoplamento "fêmea" e a dita segunda parte deacoplamento pode ser descrita como uma parte de acoplamento"macho". As partes de acoplamento macho e fêmea,entretanto, podem trocar de lugar, sem deixar de pertencerao escopo da invenção. Nas denominações seguintes, ostermos "fêmea" e "macho" são principalmente usados pararepresentar, respectivamente, as primeira e segunda partesde acoplamento.

Breve Descrição das Figuras

A figura 1 representa um desenho principalilustrando o sistema global de conexão de mangueira.

A figura 2 representa uma vista em conjunto deuma excotilha de recepção e de uma parte de acoplamentofêmea.

A figura 3 representa uma seção longitudinal deuma escotilha de recepção e de uma parte de acoplamentofêmea.

A figura 4 representa uma seção transversal detrilhos de carga e um sistema de conexão de mangueira.

A figura 5 representa uma seção longitudinal deuma parte de acoplamento fêmea, de acordo com umamodalidade preferida da invenção.

A figura 6 representa uma seção longitudinal deuma parte de acoplamento macho, de acordo com umamodalidade preferida da invenção.

A figura 7 representa uma seção longitudinalatravés da linha A-A, da figura 6.

A figura 8 representa uma seção longitudinal daspartes de acoplamento macho e fêmea das figuras 5 e 6,conectadas entre si.

Descrição Detalhada da Invenção

Quando uma mangueira é para ser conectada aosistema de embarcação de abastecimento, a mangueira éabaixada da plataforma por meio de um guindaste oudispositivo similar para a embarcação de abastecimento. Umaparte de acoplamento fêmea (100) é fixada à extremidade damangueira. Um elemento predecessor pioneiro, tendo umaesfera na sua extremidade é conectado à parte deacoplamento fêmea (100).

A figura 1 é uma ilustração de uma parte dostrilhos de carga (2) de uma embarcação de abastecimento, emque um sistema de manipulação de mangueira (1) é integrado.0 sistema de manipulação de mangueira compreende umdispositivo de captação (3) modelado na forma de funil,disposto de forma móvel nos trilhos de carga (2). 0dispositivo de captação (3) pode ser movimentado ao longode uma parte dos trilhos de carga por meio de umdispositivo de transporte (4) . Quando a mangueira a serconectada é abaixada, a esfera do elemento predecessor érecebida pelo dispositivo de captação (3) que estálocalizado acima de um tambor (5) . A esfera é direcionadapor meio do funil para o tambor, onde a mesma é recebidadentro de um recesso (6) na superfície do tambor. Depois, amangueira é abaixada, de modo que a parte de acoplamentofêmea fica localizada mais baixo que uma fila de escotilhasde recepção (7) nos trilhos de carga. O elementopredecessor, nessa situação, é conectado ao tambor edirecionado pelo funil para dentro de uma aberturalongitudinal (8) posicionada para fora, que se estende apartir do funil, através de uma parte dos trilhos de cargae da escotilha de recepção, para permitir ao elementopredecessor formar uma linha substancialmente reta a partirda parte de acoplamento fêmea para o tambor. Nessa posição,o tambor é ativado e puxa a parte de acoplamento fêmea paradentro da escotilha de recepção (7).

A escotilha de recepção (7), ver as figuras 2 e3, compreende uma parte receptora inferior (9) no formatode funil, que direciona a parte de acoplamento fêmea (100)dentro de um túnel interno (10) da escotilha de recepção(7). A figura 4 representa uma seção transversal dostrilhos de carga e do sistema de manipulação de mangueira,em que a parte de acoplamento fêmea (100) se encontra naposição intermediária ilustrada nas figuras 2 e 3. A partede acoplamento fêmea, depois disso, é puxada pelo elementopredecessor para contatar e se acoplar com uma parte deacoplamento macho (200).

A figura 5 representa uma seção longitudinal deuma parte de acoplamento fêmea (100). A parte deacoplamento fêmea (100) compreende um corpo principalvazado (101). O corpo principal (101) é um elemento tubularsimétrico, substancialmente rotativo, apresentando um ramalde conexão (102) para uma mangueira não mostrada em umaextremidade, e uma parte de conexão (103) na extremidadeoposta. O corpo principal (101) pode, por razões práticas,tais como, por exemplo, produção ou manutenção, serdividido em diversas partes que são proximamente conectadasentre si.

A parte de acoplamento fêmea também compreendeuma válvula de contrapressão para evitar o vazamento domaterial a granel da mangueira através da parte deacoplamento fêmea. Próximo à parte de conexão (103), aparede interna do corpo principal é cônica, com a base maislarga do cone na direção do ramal de conexão. Essa partecônica forma um assento de válvula (106) para um cone deválvula (105). Um anel O-ring (108) proporciona a vedaçãoda válvula de contrapressão. O cone de válvula (107) édisposto de modo deslizável sobre um parafuso cilíndrico deválvula (109), que corre axialmente no interior da parte deacoplamento fêmea, sendo fixado no interior da parte deacoplamento por meio de um anel de conexão (109). O cone deválvula (105) é forçado contra o assento de válvula pormeio de uma mola helicoidal (110), para manter a válvula decontrapressão fechada.

As partes da parte de acoplamento fêmea sãopreferivelmente cobertas por luvas protetoras (111), (112).

Na modalidade ilustrada, a parte de conexão (103) do corpoprincipal é coberta por uma luva protetora anterior (111) euma luva protetora posterior (112). As luvas protetorasservem como proteção para as partes vulneráveis da parte deacoplamento durante todas as operações da mangueira e comoajuda de direcionamento, na medida em que a parte deacoplamento fêmea é puxada para dentro da escotilha derecepção (7). Durante as operações da mangueira e oacoplamento, o elemento predecessor é conectado a uma alça(113), enquanto uma disposição de levantamento (114) éconectada ao cabo do guindaste, preferivelmente, através deuma linga macia.

A parte de acoplamento macho (200),preferivelmente, é permanentemente conectada a um sistemade tubulação a bordo da embarcação, sendo preferivelmentemontada nos trilhos de carga, conforme ilustrado na figura4. 0 sistema de tubulação a bordo da embarcação é ilustradopor uma tubulação (201), apresentando uma flange (202). Aparte de acoplamento macho compreende um elemento de basesubstancialmente tubular (203), o qual é conectado à flange(202) por meio de parafusos (205) e um anel de conexão(204). Um anel O-ring (206) é preferivelmente provido entrea flange e o elemento de base, para evitar vazamento.

Um elemento de suporte substancialmente tubular(207) é fixado ao elemento de base (203). O elemento desuporte compreende ou é fixado a um suporte (209) para umparafuso (210), posicionado principalmente de forma axialna parte de acoplamento macho, na direção de abertura damesma. Na sua extremidade externa, o parafuso é alargado eforma um cone de válvula (211), tendo o seu maior diâmetrona direção do exterior da parte de acoplamento. O cone deválvula (211) descansa contra um assento de válvula (212),que é formado de um elemento de assento de válvulasubstancialmente tubular (213), o qual é disposto de formaaxialmente deslizável no elemento de suporte (207). Umamola helicoidal (214) força o elemento de assento deválvula (213) para uma estreita interação com o cone deválvula (211). Um anel O-ring (215) é preferivelmente usadopara evitar vazamento entre o cone de válvula e o assentode válvula.

Uma parte de direcionamento protetor (217) épreferivelmente proporcionado, conforme ilustrado, tantocomo uma proteção da parte de acoplamento macho, como umaferramenta de direcionamento para guiar uma parte deacoplamento fêmea chegada, dentro de uma posição correta emrelação à parte de acoplamento macho, durante o acoplamentodo dispositivo.

A parte de acoplamento macho, adicionalmente,compreende meios de travamento para travar as partes deacoplamento macho e fêmea juntas, durante uma operação. Osmeios de travamento ilustrados compreende um anel desuporte (220) para esferas de travamento (221), um anel detravamento (222), uma mola de travamento helicoidal (223) eum atuador (224). O anel de travamento (222) é disposto demodo deslizável sobre a parte de acoplamento macho. Numaprimeira posição, o anel de travamento (222) força asesferas fora das respectivas aberturas no anel de superte(220), de modo a interagir com uma fenda de travamento naparte de acoplamento fêmea. Numa segunda posição, o anel detravamento não interage com as esferas. A extremidade doanel de travamento que se opõe às esferas na segundaposição é chanfrada. O anel de travamento (222) é forçadona direção da primeira posição por meio de uma mola detravamento helicoidal (223). Conseqüentemente, a posiçãonormal do anel de travamento é a dita primeira posição. 0anel de travamento pode ser movimentado da dita primeiraposição para a dita segunda posição por meio do atuador(224) ou manualmente, puxando o anel de travamento parafora da primeira posição, mediante puxamento dos pinos deolhai (225) que são conectados ao anel de travamento.

Além disso, podem ser incluídos meios indicadores(230) na parte de acoplamento macho para permitir omonitoramento à distância do dispositivo de acoplamento.

Nas partes de acoplamento macho e fêmea, aspartes são forçadas a uma interação entre si, conformeilustrado na figura 8. As partes de proteção e dedirecionamento (111), (217) ajudam a posicionar as partesativas do dispositivo de acoplamento. A extremidade frontaldo elemento de assento de válvula (213) é projetada parainteragir e formar uma apertada conexão com umacorrespondente parte da parte de conexão (103) da parte deacoplamento fêmea (100). Um anel O-ring (216) épreferivelmente proporcionado para vedar a conexão. Apósisso, o parafuso (110) da parte macho encontra o cone deválvula (105) da parte fêmea.

Através de um adicionalforçamento das partes macho e fêmea juntas, a válvula decontrapressão da parte de acoplamento fêmea é forçada paratrás, de modo que a válvula se abre. Ao mesmo tempo, oelemento de assento de válvula (213) da parte deacoplamento macho é forçado para fora da interação com ocone de válvula (211) do parafuso (210), para abrir aválvula da parte de acoplamento macho. Quando as partesmacho e fêmea são acopladas, o anel de travamento éliberado do atuador, de modo que as esferas de travamento(221) são forçadas para fora do anel de suporte (220) eentram em interação com a fenda (120) da parte de conexãofêmea (103). Nessa posição, o material a granel podecircular através do dispositivo de conexão e as partes deacoplamento macho e fêmea são travadas entre si, evitandouma desconexão não intencional.

Para interromper a operação de transferência edesconectar as partes de acoplamento, as bombas debombeamento do material a granel são paradas, o atuadorpuxa o anel de travamento (222) de volta para a segundaposição e as partes de acoplamento macho e fêmea sãodesconectadas entre si. A ação da mola helicoidal (214) iráfazer com que o elemento de assento de válvula (213) sejaforçado contra o cone de válvula do parafuso (210) parafechar a válvula da parte de acoplamento macho. Ao mesmotempo, o parafuso é puxado para fora da interação com ocone de válvula (105), da válvula de contrapressão da partede acoplamento fêmea. Conseqüentemente, o cone de válvula(105) será forçado pela ação da mola helicoidal (110) emestreita interação com o assento de válvula (106). Após asválvulas de ambas as partes de acoplamento macho e fêmeaserem fechadas, o elemento de assento de válvula (213) daparte de acoplamento fêmea é puxado para fora de suaestreita conexão com a parte de conexão (103) da parte deacoplamento fêmea.

No caso de uma emergência, as partes deacoplamento macho e fêmea podem ser liberadas conformedescrito, a partir de uma localização distante, semqualquer necessidade de trabalho manual ou sem qualquerrisco de danos a pessoas ou a equipamentos. Mesmo que sejapreferido interromper o funcionamento das válvulas e/oureduzir a pressão do sistema antes do desacoplamento, opresente sistema de acoplamento pode ser desacoplado sobpressão, sem danificar o equipamento ou resultar emqualquer derramamento extra do material a granel.

No caso de ocorrer um problema tipo "dead ship" ,isto é, no caso de perda de energia elétrica e/ou depressão hidráulica para operar o dispositivo, o presentedispositivo de acoplamento pode ser liberado manualmentemediante puxamento dos pinos de olhai (225), com uma forçamaior que a força da mola helicoidal (223). 0 dispositivode conexão irá então ser liberado conforme descrito acima,sem qualquer derramamento do material a granel ou qualquerocorrência de perigo para as pessoas ou equipamentos.

Claims

1. Método para acoplar, de modo temporário, umamangueira a um sistema de tubulação, onde uma primeiraparte de acoplamento é conectada à mangueira e uma segundaparte de acoplamento é conectada ao sistema de tubulação,onde ambas, primeira e segunda partes de acoplamentocompreendem válvulas que automaticamente se fecham quandoas ditas primeira e segunda partes de acoplamento não seencontram conectadas, caracterizado pelo fato de que asditas primeira e segunda partes de acoplamento são trazidasem interação entre si, de modo a estabelecer uma conexãoapertada, antes que as válvulas nas partes de acoplamentosejam abertas e em que as partes de acoplamento sãotravadas entre si.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que as válvulas são abertasmediante interação das partes de válvula da primeira partede acoplamento com as partes de válvula da segunda parte deacoplamento.

3. Dispositivo de conexão de mangueira, paraacoplamento temporário de uma mangueira a um sistema detubulação, o dispositivo de conexão compreendendo umaprimeira parte de acoplamento conectada à mangueira e umasegunda parte de acoplamento conectada ao sistema detubulação, onde ambas as partes de acoplamento compreendemválvulas que automaticamente se fecham quando as partes deacoplamento não se encontram conectadas, caracterizado pelofato de que uma parte de uma das partes de acoplamento éprojetada para ser inserida dentro da outra parte deacoplamento, de modo a formar uma conexão apertada e em queas partes de válvulas nas partes de acoplamento sãoprojetadas para interagir entre si, para abrir ambas asválvulas, após a conexão apertada ser formada.

4. Dispositivo de conexão de mangueira, de acordocom a reivindicação 3, onde a primeira parte de acoplamentocompreende um corpo principal tubular (101), que apresentaum ramal de conexão (102) para conexão a uma mangueira emuma extremidade e uma parte de conexão (103) para conexão àsegunda parte de acoplamento na outra extremidade,caracterizado pelo fato de que uma válvula decontrapressão, formada por um cone de válvula (105)deslocável principalmente na direção axial, é designadapara interagir com um assento cônico de válvula (106),formado na parede interna do corpo principal (101), próximoà parte de conexão (103), onde ambos os cones possuem seumenor diâmetro mais próximo da parte de conexão (103) .

5. Dispositivo de conexão de mangueira, de acordocom a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que ocone de válvula (105) é forçado contra o assento de válvula (106).

6. Dispositivo de conexão de mangueira, de acordocom quaisquer das reivindicações 3 a 5, caracterizado pelofato de que a segunda parte de acoplamento (200) compreendeuma parte substancialmente cilíndrica (203, 207, 212),projetada para ser parcialmente inserida na parte deconexão (103) da primeira parte de acoplamento (100) e paraformar uma conexão apertada com a dita parte de conexão.

7. Dispositivo de conexão de mangueira, de acordocom quaisquer das reivindicações 3a 6, caracterizado pelofato de que a segunda parte de acoplamento (200) compreendeum elemento de assento de válvula (213) axialmentedeslocável e substancialmente tubular, projetado parainteragir com um cone de válvula (211) sobre um parafuso(210) disposto de modo substancialmente axial.

8. Dispositivo de conexão de mangueira, de acordocom a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que oelemento de assento de válvula (213) é projetado parainteragir e formar uma apertada conexão com a parte deconexão (103) da primeira parte de acoplamento (100), ondeo elemento de assento de válvula (213) é projetado paraabrir a válvula na segunda parte de acoplamento (200) e emque o parafuso cilíndrico (210) é projetado para interagircom o cone de válvula (105), para abrir a válvula naprimeira parte de acoplamento (100), na medida em que aspartes de conexão são forçadas juntas.