BRPI0611718B1

BRPI0611718B1 - Mangueira de transferência criogênica flexível

Info

Publication number: BRPI0611718B1
Application number: BRPI0611718-0A
Authority: BR
Inventors: Queau Jean-Pierre; Pollack Jack; Wille Hein; Van Dijk Liselotte
Original assignee: Trelleborg Industrie Sas
Priority date: 2005-06-08
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2018-06-26
Also published as: JP5149167B2; RU2404392C2; ATE506574T1; CA2611479C; DE602006021441D1; JP2008544166A; AU2006255882A1; US8074687B2; AR053622A1; MY143031A; CA2611479A1; AU2006255882B2; EP1929193A2; RU2007145417A; WO2006132532A2; EP1929193B1; ZA200710768B; EP1731823A1; CN101258356A; CN101258356B

Abstract

mangueira de transferência criogênia flexível - a invenção refere-se a uma mangueira de tranferência criogênica flexível (7) para conectar dois equipamentos criogênicos, a mangueira, no uso, estendendo-se em um ambiente marinho e tendo um comprimento de pelo menos 20 m, preferivelmente pelo menos 100 m. a mangueira compreende: uma mangueira interna (10) com pelo menos dois segmentos (12,13), os segmentos de mangueira interna sendo interconectados através de pelo menos dois membros de conexão internos (16,17; 30a, 30b; 72, 73) estendendo-se em uma direção transversal, a mangueira interna sendo flexível e compreendo uma parede reforçada flexível tendo um diâmetro interno de pelo menos 10 cm, uma mangueira externa (11) circundando a mangueira interna e compreendendo um material elastomérico ou compósito estanque à água, a mangueira externa compreendendo pelo menos dois segmentos (20,21) que são mutuamente conectados através de dois membros de conexão externos (24,25), a mangueira externa tendo uma espessura de parede de pelo menos 2 cm, um raio de curvatura de pelo mensos 2 m, e um diâmetro interno de pelo menos 20 cm, a mangueira interna sendo mantida a uma distância da mangueira externa através de um número de elementos espaçadores (28,29) atravessando uma distância h~i~ entre a parede externa da mangueira interna e uma parede interna da mangueira externa, distância esta que é entre 0,1 e 0,8 vez o diâmetro interno d ~10~ da mangueira interna (10), caracterizada pelo fato que uma posição longitudinal de um par de membros de conexão internos (16,17; 30b; 72,73) é situada em ou próxima a uma posição longitudinal de um par de membros de conexão externos (24,25). os membros de conexão internos (16,17; 30a, 30b; 72,73) atravessam a distância h ~i~ entre as paredes de mangueira interna e externa e compreendem uma seção de flange (16, 17, 72, 73) da parede de mangueira interna, duas superfícies de encontro transversais (34,35) sobre a parede de mangueira externa, as seções de flange (16, 17, 72, 730 sendo destacavelmente engatadas entre as superfícies de encontro (34,35) para previnir movimento axial relativo entre os segmentos internos e externos (12,13;20,21) em ou próximos à posição longitudinal dopar de membros de conexão externos e internos, caracterizada pelo fato de que as seções de flange (72,73) são liberáveis da parede de mangueira interna e/ou em que as superfícies de encontro (34,35) são liberáveis da parede de mangueira externa de modo que na remoção das seções de flange 972,73) e/ou das superfícies de encontro () do vão entre a mangueira interna (10) e mangueira externa (11) todas as partes de parede da mangueira interna (10) estão a uma distância a partir da parede da mangueira externa (11).

Description

(54) Título: MANGUEIRA DE TRANSFERÊNCIA CRIOGÊNICA FLEXÍVEL (51) Int.CI.: F16L 39/02; F16L 59/14; F16L 11/20 (30) Prioridade Unionista: 08/06/2005 EP 05105011.0 (73) Titular(es): TRELLEBORG INDUSTRIE SAS (72) Inventor(es): JEAN-PIERRE QUEAU; JACK POLLACK; HEIN WILLE; LISELOTTE VAN DIJK “MANGUEIRA DE TRANSFERÊNCIA CRIOGÊNICA FLEXÍVEL”

A invenção refere-se a uma mangueira de transferência criogênica, compreendendo uma mangueira interna e uma mangueira externa situada dentro à distância da parede de mangueira interna.

Uma mangueira submersível para transferência de petróleo em bruto conhecida da US 3.809.128. Neste documento, o volume de ar dentro do espaço entre a mangueira interna e a externa é seletivamente controlado para ajustar a flutuação da mangueira. Para manter suficiente espaço de ar entre a mangueira interna e a externa e para prevenir que a mangueira externa se dobre sobre a mangueira interna devido à pressão de água, um membro espaçador helicoidal é enrolado ao redor superfície externa da mangueira interna. Os segmentos de mangueira são interconectados através de flanges terminais sobre a mangueira interna, os quais se projetam em uma direção de comprimento além das faces terminais da mangueira externa. Como a mangueira interna não é circundada pela mangueira externa nos flanges de conexão, ela é exposta ao ambiente, e, conseqüentemente, a conhecida mangueira interna não é apropriada para transportar um fluido criogênico, tal como LNG, o qual pode ter uma temperatura de -161 °C, ou nitrogênio líquido, o qual pode ter uma temperatura de -194 °C.

Na DE 27 05 361 é revelada uma mangueira, na construção de mangueira de dois dutos de hidrocarboneto concêntricos, por exemplo apropriada para transferência de LNG, em que mangueiras flexíveis reforçadas com metal são usadas. A mangueira interna e a externa são mutuamente interconectadas através de um flange terminal de acoplamento, o qual é permanentemente conectado com as paredes das mangueiras interna e da externa. Os flanges de acoplamento engatam de forma vedante e são interconectados através de uma pluralidade de parafusos. Uma passagem de fluido está presente no flange de acoplamento para permitir que gás seja circulado no espaço entre as mangueiras. A distância entre a mangueira

Petição 870180021676, de 19/03/2018, pág. 11/34 interna e a externa é mantida por elementos espaçadores. A conhecida mangueira tem, como uma desvantagem, que os segmentos de mangueira interna não podem ser removidos dos segmentos de mangueira externa para troca ou reparo, pois, em uma forma de concretização, o flange de acoplamento é permanentemente soldado às mangueiras interna e externa. Além disto, as mangueiras internas são destacadas quando da soltura do acoplamento da mangueira externas, de modo que a inspeção da mangueira interna não é possível sem perder suas propriedades de contenção de fluido. Em uma outra forma de concretização, o elemento de acoplamento dos segmentos de mangueira interna pode livremente deslizar em uma direção axial, o que pode resultar em vazamento causado por grandes contrações devidas a alterações de pressão e flutuações térmicas.

Da US 4.111.466 é conhecido um par de mangueiras concêntricas feitas de material elastomérico flexível, espaçadas radialmente para definirem um espaço anular de ar ao redor da mangueira interna. Ambas as mangueiras são seguras em cada uma de suas extremidades em um anel conector comum para segurar juntos sucessivos comprimentos da mangueira dupla. Contração da mangueira interna no resfriamento pode conduzir a um percurso de vazamento ser formado nos flanges internos. Novamente, o desacoplamento do anel conector destacará simultaneamente ambas as mangueiras interna e externa.

Na US 4.108.476 é revelada uma configuração concêntrica de tubos rígidos, em que as partes terminais do tubo interno são deslizavelmente interconectadas e flanges sobre a parede externa do tubo interno são apertados entre dois anéis internos do tubo externo. Por meio disto, os segmentos de tubo interno e externo formam partes integrais, sendo que o tubo interno não pode ser removido do tubo externo para inspeção, troca ou reparo. Ainda, a soltura dos segmentos de tubo externo desacopla os segmentos de tubo interno.

Petição 870180021676, de 19/03/2018, pág. 12/34

E um objetivo da presente invenção prover uma mangueira de transferência criogênica, a qual é apropriada para transferência marinha de fluidos criogênicos a partir de uma primeira estrutura, tal como um FPSO, para uma segunda estrutura, tal como um transportador, a qual pode ser facilmente instalada, reparada e/ou trocada.

É um outro objetivo da invenção prover uma mangueira de transferência criogênica que mantém uma conexão estanque a fluido entre os segmentos de mangueira na expansão e contração devidas à pressurização durante o uso ou devidas a alterações em temperatura.

É um outro objetivo da invenção prover uma mangueira de transferência criogênica que pode seguramente atravessar uma distância relativamente longa e que pode ser facilmente ajustada em comprimento.

É um outro objetivo da presente invenção prover uma configuração concêntrica de mangueiras de transferência criogênica, na qual segmentos de mangueira externa podem ser destacados sem a perda de propriedades de estanqueidade a fluido da mangueira interna.

É novamente um outro objetivo da presente invenção prover uma mangueira de transferência criogênica do tipo concêntrico, a qual permite movimentos relativos da mangueira interna em relação à mangueira externa, causados por flutuações térmicas e/ou pressurização da mangueira interna, enquanto que mantém suas características de estanqueidade a fluido.

Aqui, a mangueira de transferência criogênica de acordo com a presente invenção, no uso, estende-se em um ambiente marinho e tem um comprimento de pelo menos 20 m, preferivelmente pelo menos 100 m, compreendendo:

- uma mangueira interna com pelo menos dois segmentos, os segmentos de mangueira interna sendo interconectados através de pelo menos dois membros de conexão internos estendendo-se em uma direção transversal, a mangueira interna sendo flexível e compreendendo uma parede reforçada

Petição 870180021676, de 19/03/2018, pág. 13/34 flexível tendo um diâmetro interno de pelo menos 10 cm,

- uma mangueira externa circundando a mangueira interna e compreendendo um material elastomérico ou compósito estanque à água, a mangueira externa compreendendo pelo menos dois segmentos que são mutuamente conectados através de dois membros de conexão externos, a mangueira externa tendo uma espessura de parede de pelo menos 2 cm, um raio de curvatura de pelo menos 2 m, e um diâmetro interno de pelo menos 20 cm,

- a mangueira interna sendo mantida a uma distância da mangueira externa através de um número de elementos espaçadores atravessando uma distância (hi) entre a parede externa da mangueira interna e uma parede interna da mangueira externa, distância esta que é entre 0,1 e 0,8 vez o diâmetro interno di0 da mangueira interna, em que uma posição longitudinal de um par de membros de conexão internos é situada em ou próxima a uma posição longitudinal de um par de membros de conexão externos, em que os membros de conexão internos atravessam a distância hi entre as paredes de mangueira interna e externa e compreendem uma seção de flange da parede de mangueira interna, duas superfícies de encontro transversais sobre a parede de mangueira externa são fixadas à mesma, as seções de flange sendo destacavelmente engatadas entre as superfícies de encontro para prevenir movimento axial relativo entre os segmentos internos e externos em ou próximos à posição longitudinal do par de membros de conexão externos e internos em duas direções axiais na expansão e contração dos segmentos de mangueira interna.

Visto que a mangueira interna flexível é axialmente conectada com a mangueira externa através dos membros de conexão, os segmentos de mangueira interna podem ser fixados nos segmentos de mangueira externa em uma maneira pré-tensionada, a temperatura ambiente. Desta maneira, durante a transferência de LNG, ocorrendo em pressões de, por exemplo, 10 bar, a

Petição 870180021676, de 19/03/2018, pág. 14/34 mangueira interna se expande para seu comprimento normal devido à pressão. Especialmente durante o início da operação, quando a mangueira interna criogênica é lentamente pressurizada pelo gás frio, a fixação axial das partes que interconectam as mangueiras interna e externa, uma em relação à outra, previne o vazamento de gás ao longo dos flanges. Pelo destacamento dos membros de interconexão, os segmentos de mangueira interna e externa podem ser removidos como uma unidade integral e, sendo que o segmento de mangueira interna pode ser destacado e extraído do segmento de mangueira externa em um local em terra para inspeção, manutenção ou substituição.

Em uma outra forma de concretização, as seções de flange são liberáveis da parede de mangueira interna e/ou em que as superfícies de encontro são liberáveis da parede de mangueira externa de modo que na remoção das seções de flange e/ou das superfícies de encontro do vão entre a mangueira interna e mangueira externa todas partes de parede da mangueira interna estão a uma distância a partir da parede da mangueira externa.

Visto que as seções de flange da mangueira interna são destacáveis da parede de mangueira interna e/ou as superfícies de encontro são liberáveis da parede de mangueira externa, a mangueira externa pode ser destacada da mangueira interna sem um impacto negativo sobre as características de estanqueidade a fluido da mangueira interna, o que permite a inspeção ou reparo. Além disto, após destaque das seções de flange e/ou superfícies de encontro, a mangueira interna pode livremente ser movida através da mangueira externa, de modo que uma seção de mangueira interna pode ser extraída da mangueira externa para inspeção, reparo ou troca.

A mangueira interna é uma mangueira que é particularmente apropriada para transferência de fluido criogênicos, e é mecanicamente relativamente fraca, mas é protegida pela mangueira externa, a qual pode ser uma mangueira propriamente conhecida para transferência de petróleo em bruto. A configuração de mangueira-dentro de-mangueira provê melhor

Petição 870180021676, de 19/03/2018, pág. 15/34 segurança para o sistema de transferência aéreo, flutuante ou submerso, pois a mangueira externa protege a mangueira interna contra colisões com outras mangueiras, guindastes, transportadores de LNG ou outras embarcações, tais como rebocadores ou botes de trabalho, e previne o ingresso de água. A mangueira externa é relativamente rígida em comparação com a mangueira interna, mas é ainda suficientemente flexível para ser armazenada em um carretel de mangueira vertical ou horizontal sobre uma bóia, torre ou em uma embarcação, ou para ser armazenada a bordo da embarcação em uma canaleta, quando não está em uso.

A segunda execução permite fácil montagem da mangueira até seu comprimento desejado. Os segmentos, além disto, permitem uma fácil troca Offshore da parte do sistema de transferência de LNG para a inspeção, manutenção ou reparo.

Da US 4.417.603 é conhecida uma mangueira de transferência criogênica para conectar uma plataforma Offshore a um navio-tanque, compreendendo uma mola de metal helicoidal interna, uma mola helicoidal externa deslocada por metade de um passo e uma camada de material de polímero entre as molas. Uma camada de isolamento de calor circunda a mangueira de metal interna. A conhecida mangueira criogênica é feita de uma única parte e precisa, no caso de falha, ser completamente substituída. Além disto, a mangueira criogênica de metal parece ser relativamente vulnerável e não é efetivamente protegida pelo isolamento externo, o qual é diretamente fixado na mangueira interna compósita reforçada.

Com criogênicos, quando for usado aqui, são entendidos gases liquefeitos que têm temperaturas abaixo de -60 °C, tal como LNG, o qual tem uma temperatura de - 162 °C.

Com parede reforçada flexível, quando usado aqui, é incluída uma parede de mangueira compósita ou de metal, que tem flexibilidade proporcionada à mesma por meio de, por exemplo, uma

Petição 870180021676, de 19/03/2018, pág. 16/34 construção em forma de fole ou que tem uma configuração do tipo de mola helicoidal ou construções de parede similares que provêm elevada flexibilidade na mangueira em comparação com uma parede plana de material de chapa de metal.

Com ambiente marinho” quando for usado aqui, é entendida uma posição, no uso da mangueira, acima da superfície da água, flutuando sobre a superfície da água, submersa abaixo da superfície da água ou qualquer combinação das mesmas.

Com material compósito é entendido um material compreendendo duas ou mais camadas distintas, tal como, por exemplo, uma camada de metal flexível, reforçada por têxtil, borracha, fios de metal ou combinações dos mesmos.

Em uma forma de concretização, os flanges da mangueira interna são uma parte integral da parede de mangueira interna, e são recebidos entre as pernas de um anel de fixação axial com uma seção transversal geralmente em forma de U, o anel sendo destacavelmente fixado na parede de mangueira externa. Desta maneira, os segmentos de mangueira interna podem ser facilmente montados independentemente dos segmentos de mangueira externa, e podem subseqüentemente ser conectados na mangueira externa através do anel de fixação. O anel de fixação pode ser assentado em um rebaixo em forma de anel no lado interno da parede de mangueira externa. Alternativamente, o anel de fixação pode ser fixado na parede de mangueira externa através de um par de entalhes anulares em cada lado do anel.

Em uma outra forma de concretização, a mangueira interna é alongável e/ou contraível na direção de comprimento em relação à mangueira externa por pelo menos 0,5 % do comprimento de mangueira total devido a diferenças de temperatura e/ou pressurização da mangueira interna, a mangueira interna não sendo conectada na mangueira externa em ou próximos aos membros de acoplamento internos. A mangueira interna móvel previne

Petição 870180021676, de 19/03/2018, pág. 17/34 que tensões se formem quando LNG é transferido. Quando LNG não é transferido, os membros de acoplamento podem ser independentemente alinhados com a mangueira interna e a externa na direção axial, o que facilita a montagem e/ou troca dos segmentos de mangueira sob condições ambientais normais.

Para permitir expansão e contração, induzidas termicamente ou por pressão, da mangueira interna reforçada, os membros conectores internos compreendem uma luva sobre um segmento de mangueira interna e uma parte terminal tubular sobre o outro segmento de mangueira interna, deslizavelmente recebida na ou ao redor da luva. A interconexão deslizante dos segmentos de mangueira interna permite expansão e contração daqueles segmentos de mangueira na direção do comprimento, enquanto que são também capazes de serem deslocados em relação à mangueira externa.

Um fole compósito ou de chapa de metal pode ser conectado de forma vedante com ambos segmentos de mangueira interna, o fole engatando em uma maneira vedante com uma superfície circunferencial externa da mangueira interna em ambos lados de uma parte terminal da luva. Desta maneira, uma eficaz vedação é provida ao redor da interconexão deslizante dos segmentos de mangueira interna.

Alternativamente, a mangueira interna pode ser situada ao longo de um percurso curvo dentro da mangueira externa, de modo a ser capaz de se expandir na direção de comprimento em relação à mangueira externa por, por exemplo, 0,5-3 % do comprimento total da mangueira externa. Em uma outra forma de concretização, os membros de conexão da mangueira interna são fixados através de um membro de fixação com os membros de conexão da mangueira externa, para apropriadamente alinhar a mangueira interna e mantê-la em uma posição definida em relação à mangueira externa.

A mangueira interna pode ser feita de um material alongável

Petição 870180021676, de 19/03/2018, pág. 18/34 que se expande mediante pressurização devida ao LNG, que pode ter uma pressão ao redor de 3 - 4 bar, e pode se elevar para, por exemplo, 10 bar. A extensão de comprimento causada por isto pode ser 3 - 4 %. Em uma forma de concretização, a mangueira interna é pré-tensionada antes de axialmente fixar os membros de conexão internos no membro de fixação da mangueira externa, a mangueira interna, quando não está em uso, exercendo uma força axialmente contrativa sobre a mangueira externa.

Desta maneira, as forças axiais exercidas pela mangueira interna sobre a mangueira externa quando fluidos criogênicos são bombeados através da mangueira interna são minimizadas, enquanto que a mangueira externa é sujeita a forças de contração quando nenhum fluido criogênico é transferido através da mangueira interna. Preferivelmente, a mangueira externa é feita de um material relativamente rígido para evitar contração quando uma carga não está sendo transferida.

Para permitir a circulação de um meio de isolamento no espaço entre a mangueira interna e a externa, tal como fluidos de anticongelamento, gases inertes, ar, ou para criar um vácuo de isolamento, para manter a mangueira externa a uma temperatura segura, a qual preferivelmente não é inferior a - 60 °C, passagens axiais são providas nos membros de fixação, as quais atravessam o espaço entre a mangueira interna e a externa.

Para resistir a pressões externas em uma profundidade de água de até centenas de metros, a mangueira externa pode ser provida com anéis de reforço.

Algumas formas de concretização da mangueira de transferência criogênica flexível, de acordo com a presente invenção, serão descritas em detalhe, a título de exemplo não limitativo, com referência aos desenhos acompanhantes. Nos desenhos:

a figura 1 mostra uma vista esquemática de um sistema de

Petição 870180021676, de 19/03/2018, pág. 19/34 transferência de LNG;

as figuras 2a, 2b e 2c mostram uma vista de seção transversal longitudinal, uma vista de seção transversal transversa ao longo da linha AA e uma vista plana de um conjunto de transferência criogênico do tipo de mangueira-dentro de-mangueira de acordo com a presente invenção, respectivamente;

a figura 3 mostra uma forma de concretização em que flanges de conexão da mangueira interna estão apertados entre duas metades de espaçador;

a figura 4 mostra uma forma de concretização em que os flanges de conexão da mangueira interna são encostando contra um ressalto de um membro espaçador;

a figura 5 mostra uma vista de seção transversal longitudinal de uma forma de concretização em que os flanges de conexão da mangueira interna são acoplados com os flanges de conexão da mangueira externa;

as figuras 6a e 6b mostram uma vista de seção transversal longitudinal e uma vista plana, respectivamente, de uma mangueira interna que pode ser movida na direção de comprimento em relação à mangueira externa;

as figuras 7a e 7b mostram uma vista de seção transversal longitudinal e uma vista plana respectivamente de uma forma de concretização em que um espaçador é construído ao redor dos flanges da mangueira interna;

as figuras 8a e 8b mostram uma vista de seção transversal longitudinal e um plano, respectivamente, de uma forma de concretização em que a mangueira interna compreende um membro de conexão deslizável, a figura 9 mostra uma vista de seção transversal longitudinal de um membro de conexão deslizante da mangueira interna compreendendo um fole de vedação;

Petição 870180021676, de 19/03/2018, pág. 20/34 a figura 10 mostra uma vista de seção transversal longitudinal de um membro de conexão por aperto da mangueira interna compreendendo um número de vedações de face;

a figura 11 mostra uma vista de seção transversal longitudinal, 5 esquemática, de uma mangueira interna estendendo-se ao longo de trajetória curva dentro da mangueira externa, de modo a ser alongável; e as figuras 12-14 mostram diferentes formas de concretização do acoplamento destacável entre a mangueira interna e os segmentos externos.

Na figura l, uma unidade de produção Offshore 1, compreendendo, por exemplo, uma FSRU (unidade de armazenagem e regaseificação flutuante) 2 é mostrada, a qual é ancorada no fundo do mar 3 através de linhas de âncora 4. Através de um tubo ascendente de produto 5, hidrocarbonetos, como gás natural, são transportados de um poço submarino 6 a serem processados na FSRU 2. A FSRU 2 compreende uma planta de liquefação, a qual resfria e liquefaz o gás natural para formar LNG a uma temperatura de -161 °C. O LNG é transferido através da mangueira de transferência criogênica 7, a qual é submersa, nesta forma de concretização, mas que pode também completamente ou parcialmente ser uma mangueira aérea ou que pode flutuar sobre a superfície de água, até um tubo coletor no meio de navio de um transportador de LNG 8, onde é descarregado em uma posição de descarregamento no meio do navio. A mangueira de transferência criogênica 7 é flexível, no sentido de que ela pode ser encurvada até um raio de curvatura de, por exemplo, 10 m ou maior, preferivelmente em torno de 3 m ou maior. Quando não está em uso, a mangueira 7 pode ser enrolada sobre um carretel horizontal ou vertical, ou ser armazenada sobre o convés da FSRU 2.

A mangueira 7 é feita de segmentos interconectados e compreende uma mangueira reforçada interna transportando o LNG e uma

Petição 870180021676, de 19/03/2018, pág. 21/34 mangueira externa de material elastomérico reforçado ou um outro material compósito que protege a mangueira externa com relação à água do mar e provê resistência mecânica e proteção para as mangueiras combinadas. Ela também provê uma barreira de segurança no caso de falha interna da mangueira e durante teste e transporte dos segmentos.

Na figura 2 estão mostrados os segmentos da mangueira interna 10 e mangueira externa 11, em maior detalhe. A mangueira interna 10 compreende segmentos 12 e 13 que são interconectados através de uma parte de conexão 14, 15 compreendendo flanges 16, 17 conectados através de parafusos 18. A mangueira externa 11 compreende segmentos 20, 21 que são interconectados através de partes de conexão 22, 23, as quais compreendem flanges 24, 25 conectados por parafusos 26. Os segmentos da mangueira interna e mangueira externa podem, por exemplo, ter um comprimento de 10 m, mas não precisam ser do mesmo comprimento. Os segmentos da mangueira interna podem, por exemplo, ter um comprimento de 20 m, enquanto que os segmentos de mangueira externa podem ter um comprimento de 10 m, ou vice-versa.

O espaço 27 entre a mangueira externa 11 e a mangueira interna 10 é atravessado por espaçadores 28, 29 que são suportados sobre a superfície externa da mangueira interna 10 e/ou sobre a superfície interna da mangueira externa 11. Um espaçador 30 é arranjado ao redor dos flanges 16, 17 do membro de conexão interno, e fixa a posição dos flanges internos 16, 17 com respeito aos flanges externos 24, 25, fixando assim a mangueira 11 à mangueira 10, enquanto que permite um pequeno movimento da mangueira interna 10 na direção do comprimento. O espaçador 30 é fixado na parede interna da mangueira externa 11 por meio de retentores 65, 66, os quais podem ser anéis soldados à parede interna da mangueira externa. O espaçador 30 compreende superfícies de encontro 34, 35 situadas em qualquer lado dos flanges de mangueira interna 16, 17 sem serem fixamente conectadas com a

Petição 870180021676, de 19/03/2018, pág. 22/34 mangueira interna 10. Uma passagem 31 é provida no espaçador 30 para permitir circulação de gases, tal como gás inerte, ou ar, na direção de comprimento das mangueiras 10, 11.

O diâmetro interno d0 da mangueira externa pode variar de 20 5 cm a 100 cm, enquanto que a espessura de parede wi da mangueira externa 11 pode ser entre 2 cm e 15 cm. O diâmetro interno di da mangueira interna 10 é entre 10 cm e 60 cm, enquanto que a largura hi do espaço anular de ar 27 é entre 2 cm e 20 cm. A espessura de parede wi da mangueira interna pode ser entre 1 cm e 15 cm.

A mangueira interna 10 pode ser uma mangueira flexível de metal corrugado, tal como descrito em Konrad Friedrichs, Fritz Papmahl e Herbert Backhaus, “Offshore Technology Conference, 3844”, de 5 a 8 de maio de 1980, ou uma mangueira reforçada de aço ao cromo-níquel, embobinada, como descrito na patente US 4.417.603 e no WO 01/96772.

A mangueira externa 11 pode ser uma mangueira usada para transferência de petróleo em bruto tal como fabricada por Trelleborg AB, Trelleborg, Suécia, sob a marca Trelline, por Dunlop Oil e Marine, North East Lincolnshire, Reino Unido sob o nome comercial Dunlop, ou fabricada por Coflexip SA, Paris, França. A mangueira externa 11 é, devido à sua construção e ao uso de material elastomérico reforçado, muito mais rígida que a mangueira interna criogênica 10. A mangueira externa protege a mangueira interna com relação a forças ambientais e absorve mais que 50 %, preferivelmente mais que 95 %, das forças axiais que atuam sobre o conjunto de mangueira interna 10 e mangueira externa 11 durante carregamento ou descarregamento.

O espaço anular de ar 27 serve para isolar a mangueira externa elastomérica 11 com relação à mangueira interna fria 10 e pode ser cheia com fluidos anticongelamento, gases inertes, ar desidratado, gel, espumas flexíveis ou pode ser evacuado. O uso de um gás inerte dentro do espaço fechado 27

Petição 870180021676, de 19/03/2018, pág. 23/34 criará um vácuo quando o transporte de LNG através da mangueira interna causar com que o gás inerte seja liquefeito. Ar também poderia ser circulado no espaço 27 para assegurar que a mangueira externa 11 seja mantida em uma temperatura segura, relativamente alta, e o espaço 27 pode ser usado para finalidades de detecção de vazamento. O ar poderia ser pressurizado para pouco acima da pressão do LNG transferido para evitar vazamento de LNG para dentro do espaço 27, no caso de a mangueira interna ser danificada.

O espaçadores 28, 29, os quais mantém as mangueiras interna e externa 10, 11 mais ou menos coaxiais, são feitos de um material de isolamento, por exemplo disponível sob o nome comercial de Tufol manufaturado por um material plástico ou cerâmico, mas pode ser substituído por uma espuma ou um gel, ou um ou mais tubos plásticos helicoidais estreitamente enrolados, que podem ser compressíveis para permitir movimento relativo ou deslocamento da mangueira interna com respeito à mangueira externa, devido a diferenças em temperatura, induzidas por contração na transferência de LNG. Uma tal construção é descrita em detalhe na US 3.809.128. Os espaçadores 28, 29 podem ser travados na posição por meio de retentores que, por exemplo, podem ser anéis soldados à parede de mangueira externa de modo a fixar a posição dos espaçadores 28, 29, e, por meio disto, a posição dos flanges de mangueira interna.

Como mostrado na figura 2b, o espaçador 30 é formado de dois semicilindros que podem ser colocados ao redor do diâmetro externo da mangueira interna 10. O espaçador 30 pode ser feito de um material de isolamento, por exemplo, disponível sob o nome comercial de Tufnol manufaturado por Tufnol Composites Ltd, Birmingham, Reino Unido.

Na figura 3, a construção é mostrada, na qual o espaçador 30 é feito de duas metades 30a, 30b, as quais são separadas ao longo de uma linha vertical 67. As duas metades 30a, 30b são comprimidas em uma maneira vedante por meio dos retentores 65,66 quando a mangueira externa é montada

Petição 870180021676, de 19/03/2018, pág. 24/34 através dos flanges 24, 25. Por meio disto, uma porta de ventilação estanque a gás ou passagem 31 é formada enquanto que a posição axial da mangueira interna 10 é mantida pelos flanges 16, 17 sendo apertados entre as metades de espaçador 30a,30b.

Na forma de concretização da figura 4, o espaçador 30 compreende uma única peça na direção axial, e engata com os flanges 16, 17 sobre a mangueira interna 10, através de um ressalto 67 e um anel de encaixe rápido 68.

Na forma de concretização da figura 5, o espaçador 30 é feito de um material de isolamento e é rigidamente conectado com os flanges 24, 25 da mangueira externa 11, de modo que as posições axial e radial da mangueira interna 10, especialmente nos flanges, são determinadas precisamente em relação à mangueira externa. A vantagem é que, se os flanges dos segmentos de mangueira externa precisarem ser abertos para reparo ou manutenção, os flanges da mangueira interna são também diretamente acessíveis, pois eles não podem deslocar ou serem deslocados dentro da mangueira externa durante o uso em um ambiente marinho dinâmico. Nesta forma de concretização, a mangueira externa 11 absorverá a maioria das cargas axiais.

Na forma de concretização mostrada nas figuras 6a e 6b, a mangueira interna 10 não é fixada na mangueira externa na posição dos flanges externos 24, 25, e dos flanges internos 16 e 17. Os espaçadores 32,33 têm uma forma redonda, por exemplo na forma de esferas, que é adaptada para permitir movimento axial das mangueiras interna e externa 10, 11 para evitar tensão causada por contração e expansão induzidas termicamente ou por pressão.

Na forma de concretização das figuras 7a e 7b, o espaçador 40 funciona para radialmente posicionar a mangueira interna 10 dentro da mangueira externa 11, mas também para axialmente posicionar os segmentos

Petição 870180021676, de 19/03/2018, pág. 25/34 de mangueira externa 20,21 em relação à mangueira interna pelas superfícies de encontro 40a, 40b sobre o espaçador 40 encerrando os flanges 24, 25 da mangueira interna. Um anel de acoplamento 41 é inserido entre dois chanfros 42, 43 da mangueira externa 11 e é conectado com os chanfros através de parafusos axiais 45, como é mostrado na figura 6b.

Nas formas de concretização das figuras 8a e 8b, o segmento da mangueira interna 10 compreende uma luva 45 na qual a parte terminal do segmento 13 é deslizavelmente recebida. Vedações são providas entre as duas superfícies de deslizamento para assegurar um ajuste isento de vazamento. O interior da luva 45 e o exterior da parte terminal do segmento são revestidos com um material deslizável, tal como polipropileno ou Teflon. Novamente, retentores fixados no interior da mangueira 11 podem ser adicionados para limitar a distância de deslizamento.

Na forma de concretização da figura 9, as partes terminais 47,

48 dos segmentos 12, 13 da mangueira interna 10 são providas com um fole de vedação 49, 50 o qual é colocado ao redor das partes terminais 47, 48, e estende-se após as aberturas terminais 51, 52 dos segmentos para engatar de forma vedante ainda um outro anel de vedação 53.

Na forma de concretização da figura 10, as partes terminais 47,

48 dos segmentos 12, 13 da mangueira interna 10 são colocadas em uma luva de aperto 55 que engata de forma vedante, através de um número de anéis de vedação 56, 57, na superfície de limite da mangueira interna 10. O flange 59 da luva de aperto 55 é circundado por um material de isolamento 60 e um suporte de proteção 61.

Na forma de concretização da figura 11 é mostrado que a mangueira interna 10 tem um percurso curvo dentro da mangueira externa 11 (retilínea), a mangueira interna 10 sendo conectada com a mangueira externa 11 nas posições dos flanges 16, 16', 17, 17' e 24, 24', 25, 25' através dos espaçadores 30, 30'. Isto permite elongação e contração da mangueira interna

Petição 870180021676, de 19/03/2018, pág. 26/34 em relação à mangueira externa.

Na parede 62 da mangueira externa 11 é provida uma passagem 63, conectada com uma bomba 64, por exemplo para aplicar um vácuo ou para circulação de ar, gases nobres e similares no espaço 27.

A figura 12 mostra uma forma de concretização em que os flanges internos 16, 17 da mangueira interna 10 são travados entre as metades 30a, 30b do espaçador 30, o qual, na direção axial, engata com uma parte superior 70 contra um ressalto 71 na mangueira externa 11 de modo a transferir as forças de contração que são, por exemplo, devidas ao pré10 carregamento da mangueira interna 10, na mangueira externa 11. As superfícies de encontro 80, 81 do espaçador 30 engatam com os flanges internos 16, 17. Uma vedação de face dupla 78 é incorporada entre os flanges internos 16, 17. A vedação de face dupla 78 preferivelmente compreende uma vedação de metal de alta pressão que é inserida no vão entre as metades de espaçador 30a,30b, que não tocam uma à outra. Desta maneira, as forças de aperto dos parafusos na mangueira externa são diretamente transferidas para os flanges de mangueira interna 16, 17. Um anel de vedação de aço/borracha 82 no topo das metades de espaçador 30a, 30b previne o ingresso de água do mar no vão entre as metades de espaçador.

Na forma de concretização da figura 13, a mangueira interna tem flanges de conexão formados por meio de membros de anel de isolamento térmico 72, 73, fixados na parede de mangueira interna. Uma vedação de êmbolo duplo 79 é colocada entre os segmentos de encontro da mangueira interna 10. As superfícies de encontro 80,81 engatam com um ressalto de um rebaixo na parede de mangueira externa.

Na forma de concretização da figura 14, os membros de anel

72, 73 se estendem radialmente para entre as paredes da mangueira externa 11, nas quais eles são conectados através de parafusos 74.

Neste caso, as superfícies de encontro 80,81 são parte da

Petição 870180021676, de 19/03/2018, pág. 27/34 parede de mangueira externa.

Petição 870180021676, de 19/03/2018, pág. 28/34

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Mangueira de transferência criogênica flexível (7), para conectar dois equipamentos criogênicos, a mangueira, no uso, estendendo-se em um ambiente marinho e tendo um comprimento de pelo menos 20 m,

5 preferivelmente pelo menos 100 m, caracterizada pelo fato de que compreende:

uma mangueira interna (10) com pelo menos dois segmentos (12, 13), os segmentos (12, 13) de mangueira interna (10) sendo interconectados através de pelo menos dois membros de conexão internos (70,

10 71, 72, 73) estendendo-se em uma direção transversal, a mangueira interna (10) feita de um material alongável flexível que expande mediante pressurização e com uma parede reforçada flexível tendo um diâmetro interno de pelo menos 10 cm; e uma mangueira externa (11) que circunda a mangueira interna

15 (10) e feita de um material elastomérico ou compósito estanque à água, a mangueira externa com pelo menos dois segmentos (20, 21) que são mutuamente conectados através de dois membros de conexão externos (24, 25), a mangueira externa (11) com uma espessura de parede de pelo menos 2 cm, um raio de curvatura de pelo menos 2 m, e um diâmetro interno de pelo

20 menos 20 cm, em que a mangueira interna (10) é mantida a uma distância da mangueira externa (11) através de um número de elementos espaçadores (28, 29) que atravessam uma distância (hi) entre a parede externa da mangueira interna (10) e uma parede interna da mangueira externa (11), distância esta

25 que é entre 0,1 e 0,8 vez o diâmetro interno dio da mangueira interna (10), em que uma posição longitudinal de um par de membros de conexão internos (70, 71, 72, 73) é situada em ou próxima a uma posição longitudinal de um par de membros de conexão externos (24, 25), e em que os membros de conexão internos (70, 71, 72, 73)

Petição 870180021676, de 19/03/2018, pág. 29/34 atravessam a distância hi entre as paredes de mangueira interna e externa e compreendem uma seção de flange (72, 73) da parede de mangueira interna, as seções de flange (72, 73) sendo destacavelmente engatadas entre as superfícies de encontro (80, 81), sobre ou fixadas na parede da mangueira

5 externa (11), para prevenir movimento axial relativo entre os segmentos internos e externos em ou próximos à posição longitudinal do par de membros de conexão externos e internos em duas direções axiais na expansão e na contração dos segmentos de mangueira interna, e em que a mangueira interna (10) é submetida a uma força de 10 tração axial, antes de anexar axialmente os elementos de conexão internos (72, 73) à mangueira externa (11), a mangueira interna (10) quando não estiver em uso exercendo uma força de contração axial na mangueira externa (11).
2. Mangueira de transferência criogênica flexível (7), de 15 acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as seções de flange (72, 73) são liberáveis da parede de mangueira interna e/ou de que as superfícies de encontro (80, 81) são liberáveis da parede de mangueira externa (11) de modo que, na remoção das seções de flange (72, 73) e/ou das superfícies de encontro (80, 81) do vão entre a mangueira interna (10) e

20 mangueira externa (11), todas as partes de parede da mangueira interna (10) estão a uma distância da parede da mangueira externa (11).
3. Mangueira de transferência criogênica flexível (7), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que os flanges da mangueira interna são uma parte integral da parede de

25 mangueira interna (10) e são recebidos entre as pernas de um anel de fixação axial com uma seção transversal geralmente em forma de U, o anel sendo destacavelmente fixado na parede de mangueira externa (11).
4. Mangueira de transferência criogênica flexível (7), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o anel de fixação

Petição 870180021676, de 19/03/2018, pág. 30/34 é assentado em um rebaixo em forma de anel no lado interno da parede de mangueira externa (11).
5. Mangueira de transferência criogênica flexível (7), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o anel de fixação

5 é fixado na parede de mangueira externa através de um par de entalhes anulares em cada lado do anel.
6. Mangueira de transferência criogênica flexível (7), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que as seções de flange (72, 73) se projetam entre os membros de conexão

10 da parede de mangueira externa (11) e são destacavelmente engatados pelos segmentos de parede externa.
7. Mangueira de transferência criogênica flexível (7), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que a mangueira externa (11) é apropriada para absorver pelo menos 70% das

15 forças axiais que, no uso, são exercidas na direção de comprimento da mangueira de transferência criogênica, preferivelmente pelo menos 90%.
8. Mangueira de transferência criogênica flexível (7), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que material de isolamento é provido entre a parede externa da mangueira

20 interna (10) e a parede interna da mangueira externa (11), de modo que, no uso, a temperatura da mangueira externa (11) é mantida acima de - 60°C, preferivelmente acima de -50°C.
9. Mangueira de transferência criogênica flexível (7), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de

25 que a mangueira externa (11) é mais rígida que a mangueira interna (10) de modo a não ser encurvada por contração da mangueira interna (10) após liberação da força de tração axial.
10. Mangueira de transferência criogênica flexível (7), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de

Petição 870180021676, de 19/03/2018, pág. 31/34 que passagens axiais são providas nos membros de conexão internos (72, 73).
11. Mangueira de transferência criogênica flexível (7), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que um gás inerte é compreendido no espaço entre a mangueira interna

5 (10) e a mangueira externa (11).
12. Mangueira de transferência criogênica flexível (7), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que uma bomba de fluido (64) é conectada ao espaço entre a mangueira interna (10) e a mangueira externa (11) através de uma abertura (63) na

10 parede de mangueira externa (11), um fluido, tal como gás inerte ou ar, sendo admissível ao ou removível do espaço entre as mangueiras (10, 11).
13. Mangueira de transferência criogênica flexível (7), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que a mangueira externa (11) compreende elementos de reforço externos

15 para resistir a uma pressão externa entre 2 e 20 bar.
14. Mangueira de transferência criogênica flexível (7), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que pelo menos um elemento de vedação (78) é compreendido em um vão entre a seção de flange (72, 73) da parede de mangueira interna.

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1/8

Fig 1

Fig 2a

2/8

3/8

Fig 3

Fig 4 d3

5/8

Fig 7 a

Fig 7 b

6/8

Fig 8b

Fig 9 ! i :

7/8

Fig 10

8/8

Fig 14 •80 Λ4 81 <J-10

78' 67