BRPI0611929B1 - Sistema de limpeza para remoção de detritos metálicos de um escoamento de fluido e de um fluido recirculante de um furo do poço, e método de remoção de detritos metálicos de um escoamento de fluido - Google Patents
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Abstract
sistema de limpeza para remoção de detritos metálicos de um escoamento de fluido e de um fluido recirculante de um furo do poço, e método de remoção de detritos metálicos de um escoamento de fluido. um sistema e um método de limpeza para remoção de detritos metálicos de um escoamento de fluido, tal como um escoamento de lama de perfuração circulante, empregam uma ou mais unidades magnéticas posicionadas na rota do fluido, para coleta de partículas metálicas do escoamento. a unidade magnética tem um número de ímã removível em uma manga não magnética. quando o núcleo é removido, as partículas metálicas atraidas são deixadas cair da manga, sob ação da gravidade, para facilitar a coleta e disposição delas. um defletor de fluido é posicionado a montante de cada unidade magnética, protegendo a unidade magnética do impacto direto pelo forte escoamento. as unidades magnéticas são deixadas pivotar de lado a lado e ajustar as suas posições no escoamento.
Description
(54) Título: SISTEMA DE LIMPEZA PARA REMOÇÃO DE DETRITOS METÁLICOS DE UM ESCOAMENTO DE FLUIDO E DE UM FLUIDO RECIRCULANTE DE UM FURO DO POÇO, E MÉTODO DE REMOÇÃO DE DETRITOS METÁLICOS DE UM ESCOAMENTO DE FLUIDO (51) lnt.CI.: E21B 21/06 (52) CPC: E21B 21/06,B03C 2201/18 (30) Prioridade Unionista: 24/06/2005 US 11/166,312 (73) Titular(es): RATTLER TOOLS, INC.
(72) Inventor(es): DAVID J. RUTTLEY
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SISTEMA DE LIMPEZA PARA REMOÇÃO DE DETRITOS METÁLICOS DE UM ESCOAMENTO DE FLUIDO E DE UM FLUIDO RECIRCULANTE DE UM FURO DO POÇO, E MÉTODO DE REMOÇÃO DE DETRITOS METÁLICOS DE UM ESCOAMENTO DE FLUIDO
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [001] A presente invenção se refere a um sistema e a um método para a remoção de detritos metálicos de uma rota normal de um escoamento de fluido, tal como o escoamento de fluido recirculado gerado durante operações de perfuração / completamento.
[002] A operação de perfuração ou completamento resulta em detritos metálicos gerados no furo do poço. Os detritos são suspensos no fluido de perfuração altamente viscoso, ou outro fluido recirculado, e devem ser removidos periodicamente do furo do poço, para aperfeiçoar a produção do poço e evitar dano ao equipamento operando dentro do furo do poço, tais como bombas e assemelhados. O fluido de perfuração carreia com ele pedaços de aparas metálicas, que são particularmente perigosas para a operação de equipamento, durante as operações de completamento e produção.
[003] Convencionalmente, o fluido de perfuração é bombeado para a superfície, limpo e recirculado de volta para o furo do poço. Sacudidores de argila xistosa e equipamentos similares são freqüentemente usados para remover pedaços grandes de formação, pedaços metálicos e outros desses objetos. O fluido de perfuração é depois transferido para um poço de lama, para escoar ao longo de um fosso, que pode ser de um comprimento de 30,5 metros (100 pés). O poço de lama permite que as partículas menores se sedimentem no fundo, enquanto que o fluido de perfuração, então relativamente livre de detritos, seja bombeado de volta para o piso no qual o maquinário está localizado por bombas.
[004] Para solucionar o problema de detritos metálicos, a técnica convencional proporciona o uso de vários ímãs no fosso,
Petição 870170067464, de 11/09/2017, pág. 9/21 para interceptar o escoamento de fluido pelo fosso e capturar tantos objetos metálicos quanto possível. No entanto, os imãs para coleta são difíceis de manter no escoamento de fluido viscoso, e o metal coletado neles é de difícil remoção.
[005] A presente invenção considera a eliminação das dificuldades associadas com a técnica anterior e a provisão de um sistema, uma ferramenta e um métodos de limpeza de detritos metálicos, que podem ser usados para a remoção de detritos metálicos de lama de perfuração e de outros fluidos recirculantes similares.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [006] É, portanto, um objeto da presente invenção proporcionar um sistema de limpeza de detritos metálicos, que permite a retenção de detritos metálicos nos fluidos de circulação, antes que os fluidos recirculantes sejam retornados para o furo do poço.
[007] É outro objeto da presente invenção proporcionar um método de limpeza de detritos metálicos para captura de detritos metálicos no escoamento de fluxo recirculante.
[008] Esses e outros objetos da presente invenção são atingidos por uma provisão de um sistema para a remoção de detritos metálicos de um escoamento de fluido, que compreende pelo menos uma unidade magnética, compreendendo uma manga vazada e um núcleo magnético removível posicionado na manga. A unidade magnética é colocada na rota normal do escoamento de fluido, de modo que o fluido contate a manga e os detritos metálicos se sedimentem na parte externa da manga. Uma vez que o operador detecta suficiente acúmulo de partículas metálicas na manga, ele remove a unidade magnética da rota de fluido e tira a núcleo magnético. Os detritos metálicos caem por gravidade da manga não magnética e podem ser coletados para descarte. A unidade magnética pode ser então reposicionada na rota de escoamento de fluido, para coleta adicional de detritos metálicos.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Petição 870170067464, de 11/09/2017, pág. 10/21 [009] Vai-se fazer agora referência aos desenhos, nos quais as partes similares são designadas por números similares e em que:
[0010] A Figura 1 é uma vista esquemática ilustrando a circulação de fluido do e para um furo de poço;
[0011] A Figura 1A é uma vista detalhada esquemática de uma linha de fluido recirculado, mostrando uma pluralidade de defletores de fluido posicionados nela;
[0012] A Figura 2 é uma vista detalhada da unidade magnética de limpeza de acordo com a presente invenção;
[0013] A Figura 3 é uma vista detalhada mostrando um núcleo magnético posicionado na manga não magnética;
[0014] A Figura 4 é uma vista de topo da manga vazada com o núcleo magnético removido;
[0015] A Figura 5 é uma vista detalhada ilustrando a posição de um elemento detector de fluido e um eixo pivotante fixado em uma placa de base;
[0016] A Figura 6 é uma vista lateral ilustrando o elemento detector de fluido e a unidade magnética da presente invenção, com o cabo removido;
[0017] a Figura 7 é uma vista esquemática ilustrando a posição do elemento detector de fluido relativa à unidade magnética, de modo que uma área de captura seja formada entre eles;
[0018] A Figura 8 é uma vista lateral esquemática ilustrando a posição da pluralidade de unidades magnéticas e elementos detectores de fluido em um fosso de retorno de fluido;
[0019] A Figura 9 é uma vista de topo esquemática ilustrando o sistema de limpeza da presente invenção, utilizando uma pluralidade de unidades de ferramentas magnéticas posicionadas dentro de um fosso de retorno de fluido;
Petição 870170067464, de 11/09/2017, pág. 11/21 [0020] A Figura 10 é uma vista esquemática ilustrando o posicionamento das unidades de ferramentas magnéticas, usando uma diferente seleção de posicionamento das unidades magnéticas na placa de base;
[0021] A Figura 11 é uma vista esquemática ilustrando ainda uma outra variação na colocação das unidades magnéticas;
[0022] A Figura 12 é uma vista esquemática ilustrando ainda mais uma variação na colocação da unidade magnética no fosso de retorno;
[0023] A Figura 13 ilustra uma unidade magnética com os detritos metálicos sedimentados na manga vazada; e [0024] A Figura 14 ilustra a fácil remoção dos detritos metálicos da manga vazada do núcleo magnético.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA CONCRETIZAÇÃO
PREFERIDA [0025] Voltando agora aos desenhos em mais detalhes, o número 10 designa o sistema de limpeza de detritos metálicos de acordo com a presente invenção. Como se pode ver melhor na Figura 1, o sistema 10 pode ser posicionado em um ou mais locais em um fosso de retorno de fluido 12, que se estende entre um dispositivo de limpeza superficial, por exemplo, um sacudidor de argila xistosa 14 e uma área de coleta de fluido circulante, tal como um poço de lama 16. O fluido circulante, tal como a lama de perfuração, é transferido para o sacudidor de argila xistosa por um conduto 18 de um furo do poço (não mostrado). O sacudidor de argila xistosa 14 compreende tipicamente uma tela, pela qual pedaços grandes de formação, aparas metálicas e assemelhados caem por gravidade em um recipiente posicionado abaixo da tela. A lama de perfuração ou outro fluido recirculado, então livre de pedaços relativamente grandes de detritos, é deixada escoar para o fosso de retorno de fluido 12, que é ligeiramente inclinado para permitir que o fluido escoe para o poço de lama 16, no qual os detritos mais pesados se
Petição 870170067464, de 11/09/2017, pág. 12/21 sedimentam no fundo, enquanto que o fluido circulante mais leve é bombeado por uma ou mais bombas 20 para uma linha de retorno 22, para transferência para o piso de maquinário (não mostrado). O sistema de limpeza 10 da presente invenção é posicionado na rota normal do escoamento de fluido, tal como a linha de fluido recirculante, mostrada esquematicamente na Figura 1A. O fluido recirculado 24 escoa ao longo do fundo 26 do fosso de retorno 12.
[0026] Cada sistema 10 compreende uma pluralidade de unidades magnéticas 30, cada uma delas dotada com um elemento defletor de fluido correspondente 32, que é posicionado a montante da unidade magnética 30. O elemento defletor de escoamento de fluido 32 compreende um corpo sólido vertical 34, que tem, de preferência, suas dimensões externas pelo menos ligeiramente maiores do que as dimensões externas da unidade magnética 30. O elemento defletor 30 tem, genericamente, uma seção transversal em forma de V, e é mostrado compreendendo um par de partes fixas angularmente 36 e 38. As partes 36 e 38 podem ser conectadas conjuntamente a um ângulo agudo, ou a um ângulo obtuso, dependendo do projeto particular selecionado pelo usuário. O elemento defletor redireciona o escoamento de fluido e impede o impacto direto do fluido na unidade magnética 30 protegida. O modelo do escoamento de fluido é mostrado pelas setas 31 nos desenhos. Em conseqüência do posicionamento dos elementos defletores 32 na rota direta do escoamento de fluido, a velocidade do escoamento é reduzida, e uma pluralidade de áreas turbulentas são criadas nas bordas das partes defletoras 36 e 38. Ao mesmo tempo, as áreas de escoamento de velocidade reduzida são criadas entre os lados a jusante 40, 42 do elemento defletor 32. O defletor 32 redireciona o movimento do fluido e também cria um efeito de remoinho. Isso impede a descarga dos detritos capturados na unidade magnética 30, sob a força forte do escoamento de fluido. Além disso, o defletor de fluido 32 criar uma pluralidade de áreas de captura 44, permitindo que detritos adicionais sejam removidos do escoamento do fluido de perfuração pelo fosso 12. As ferramentas magnéticas 30 são
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[0027] Cada um dos conjuntos de ímãs 30 compreende um inserto de ímã, ou núcleo 50, configurado para posicionamento removível dentro de uma manga vazada 52. A manga 52 é formada de um material não magnético, por exemplo, aço inoxidável, enquanto que o inserto de ímã 50 é feito de materiais de elementos de terras-raras. O inserto 50 compreende uma extremidade superior 54 e uma extremidade inferior 56, cada uma delas dotada com um corte tendo roscas internas 58. Um cabo 60 tem uma haste 62 dotado com roscas externas correspondentes às roscas 58 em ambas as extremidades do inserto 50. No caso no qual uma das roscas fique danificada, a orientação do inserto 50 pode ser revertida, e o cabo 60 pode ser acoplado com qualquer uma das extremidades do inserto magnético 50.
[0028] Um colar em forma de anel 64 é fixado adjacente à parte de topo da manga 52. O colar 64 tem um diâmetro maior do que a parte externa da manga 52, cuja finalidade vai ser explicada em mais detalhes abaixo. Uma manga pivotante 66 é fixada firmemente na manga 52 e se estende em uma relação tangencial para a superfície externa da manga 52. A manga pivotante 66 é adaptada para montagem em um eixo pivotante vertical 70. Um batente pivotante 72 é fixado adjacente à parte inferior do eixo pivotante 70, transversalmente a um eixo normal do eixo pivotante 70. Quando montado no eixo pivotante 70, a manga vazada 52, juntamente com a manga pivotante 66, é deixada pivotar em torno de um eixo vertical definido pelo eixo 70, nas direções mostradas pelas setas 80 nos desenhos. O movimento pivotante limitado da manga 52 permite que o campo magnético, criado pelo inserto magnético 50, atravesse uma área maior dentro do escoamento de fluido e colete mais detritos metálicos. O núcleo 50 e a manga 52 são projetados para oscilarem dentro do escoamento de fluido, para maximizar o processo de coleta de detritos.
Petição 870170067464, de 11/09/2017, pág. 14/21 [0029] O eixo pivotante 70 e os defletores de fluido 32 são firmemente fixados em uma placa de base 90, que suporta um ou mais defletores de fluido 32 e um ou mais eixos pivotantes 70 nela. As mangas 52, 66, e com os insertos magnéticos 50, podem ser facilmente removidas da placa de base 90, quando necessário, durante a operação do presente sistema.
[0030] Em operação, o usuário posiciona a placa de base 90, com uma ferramenta magnética de limpeza na rota de fluido normal do fluido recirculado, tal como, por exemplo, o fosso 12. A placa de base 90 se apóia no fundo, com as unidades magnéticas 30 e os elementos defletores 32 se estendendo ascendentemente, como mostrado esquematicamente na Figura 1. O escoamento de fluido é deixado escoar depois da unidade magnética, na direção mostrada pelas setas 92 na Figura 9, movimentando-se em torno dos elementos defletores 32, enquanto que o núcleo magnético atrai os detritos metálicos do escoamento de fluido e faz que se sedimentem nas partes externas da manga vazada 52 e da manga pivotante 66. O operador monitora o acúmulo de partículas metálicas e, uma vez que se tenha determinado que a quantidade de detritos metálicos atraídos está se aproximando de um limite crítico, o operador desliza a manga pivotante 66 do eixo pivotante 70 e remove as mangas 52, 66, juntamente com o núcleo magnético 50 da placa de base 90. A unidade 30 é então posicionada em um recipiente designado esquematicamente pelo número 94 na Figura 14, que é suficientemente grande para acomodar a unidade 30. O operador então remove o núcleo 50 por levantamento dele pelo cabo 60. Uma vez que o núcleo magnético 52 é removido, o campo magnético para de agir nos detritos metálicos 86, e estes caem por gravidade no fundo do recipiente 94. O colar anular 64 impede que os detritos 96 sigam o movimento do campo magnético gerado pelo inserto 50 e impede que os detritos metálicos 96 se movimentem além dos limites definidos pelo anel 64. Uma vez que as mangas 52 e 66 fiquem livres dos detritos, as mangas 52, 66 são levantadas do recipiente 94, o inserto magnético 50 é reinserido na manga 52 e a unidade fica pronta para ser
Petição 870170067464, de 11/09/2017, pág. 15/21 posicionada de novo no eixo pivotante 70. Os detritos 96 podem ser recuperados no recipiente e analisados por conveniência do operador ou dispostos em uma maneira ambientalmente segura.
[0031] A presente invenção proporciona um sistema e um método de remoção de detritos metálicos eficientes e de fácil operação. Em comparação com os métodos convencionais de remoção de detritos metálicos, que são intensos em tempo e em mão-de-obra, o inserto magnético removível propicia a remoção segura e fácil de metal acumulado de fora da manga e a reutilização imediata da unidade, sem a necessidade para limpeza complexa por lavagem sob pressão, raspagem ou outros desses meios, que são atualmente usados industrialmente.
[0032] Muitas mudanças e modificações podem ser feitas no projeto da presente invenção, sem se afastar do escopo da presente invenção. Portanto, os requerentes solicitam que os seus direitos referentes à presente invenção sejam apenas limitados pelo âmbito das reivindicações em anexo.
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Claims (21)
- REIVINDICAÇÕES1. Sistema de limpeza (10) para remoção de detritos metálicos de um escoamento de fluido, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos uma unidade magnética (30) configurada para posicionamento em uma rota do fluido, a dita pelo menos uma unidade magnética (30) compreendendo uma manga não magnética vazada (52) e um núcleo magnético removível (50) configurado para posicionamento na dita luva, uma superfície exterior da referida luva formando uma área de deposição para detritos metálicos e um elemento defletor de fluido (32), posicionado a montante da dita pelo menos uma unidade magnética (30), o dito elemento defletor de fluido (32) modificando o escoamento de fluido adjacente à dita pelo menos uma unidade magnética para prevenir o impacto direto do fluido sobre a unidade magnética (30) em que elemento defletor de fluido (32) é posicionado a uma distância a partir da unidade magnética (30) de modo que uma área de coleta (44) para detritos metálicos é criada entre o dito pelo menos um elemento defletor de fluido (32) e a dita pelo menos uma unidade magnética (30).
- 2. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por pelo menos um elemento defletor de fluido (32) compreender um corpo sólido (34) que se estende transversalmente ao fluxo normal de fluído.
- 3. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dito corpo sólido (34) tem, uma seção transversal em forma de V, o dito corpo tendo dimensões da seções transversais pelo menos ligeiramente maiores do que as dimensões das seções transversais da dita pelo menos uma unidade magnética (30).
- 4. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita pelo menos uma unidade magnética (30) é adaptada para movimento pivotante em torno de um eixo vertical.Petição 870170067464, de 11/09/2017, pág. 17/212/5
- 5. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita pelo menos uma unidade magnética (30) compreende ainda um eixo vertical (70) e uma manga pivotante (66) montável no dito eixo (70), a dita manga pivotante (66) sendo fixada na dita manga vazada (52).
- 6. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma placa de base (90), e em que o dito elemento defletor de fluido (32) e o dito eixo vertical (70) são fixados na dita base (90).
- 7. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o dito eixo vertical (70) conduz um batente de manga pivotante (72), para permitir que um fundo da dita manga pivotante (66) se apóie no dito batente acima da dita placa de base (90).
- 8. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito núcleo magnético (50) compreende um cabo (60), fixado desprendidamente em uma extremidade do dito núcleo magnético (50), para facilitar a remoção do dito núcleo magnético (50) da dita manga, em caso de necessidade.
- 9. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita manga vazada (52) é dotada com um meio para impedir um movimento ascendente dos detritos metálicos na dita manga vazada (52), quando o dito núcleo magnético (50) é removido da dita manga vazada (52).
- 10. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o dito meio para impedir o movimento ascendente dos detritos metálicos compreende um elemento em forma de anel fixado (64) em uma extremidade superior da manga vazada (52), as dimensões externas do elemento em forma de anel sendo pelo menos ligeiramente superiores às dimensões externas da dita manga vazada (52).Petição 870170067464, de 11/09/2017, pág. 18/213/5
- 11. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito núcleo magnético (50) é dotado com um corte rosqueado internamente em cada uma das suas extremidades.
- 12. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o dito núcleo magnético (50) é dotado com um cabo desprendível (60), configurado para acoplamento por rosca com uma extremidade selecionada do núcleo magnético (50).
- 13. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se para limpeza e para remoção de detritos metálicos de um fluido recirculante de furo de poço, o sistema (10) compreendendo:uma placa de base (90);uma pluralidade de referidas unidades magnéticas (30); e um elemento defletor de fluido (32) posicionado a montante de cada uma das ditas unidades magnéticas (30).
- 14. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que cada um dos ditos elementos defletores de fluido (32) compreende um corpo (34) de forma genérica em V se estendendo transversalmente a um escoamento de fluido normal do fluido recirculante.
- 15. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que cada uma das ditas unidades magnéticas (30) compreende ainda um eixo vertical (70) e uma manga pivotante (66) montável pivotante e desprendidamente no dito eixo, a dita manga pivotante sendo fixada na dita manga vazada (52), e o dito eixo vertical sendo fixado firmemente na dita placa de base (90).
- 16. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a dita manga vazada (52) conduz um elemento de forma anular de diâmetro ampliado, fixado em uma extremidade superior dela, o dito elemento de forma anular (64) impedindo um movimento ascendente dos detritos metálicos sedimentados na manga vazada (52),Petição 870170067464, de 11/09/2017, pág. 19/214/5 quando o núcleo magnético (50) está sendo removido da dita manga vazada (52).
- 17. Sistema (10), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dito núcleo magnético (50) é dotado com um cabo, acoplável desprendidamente com uma extremidade do núcleo magnético (50), para facilitar a remoção do dito núcleo da dita manga vazada (52).
- 18. Método de remoção de detritos metálicos de um escoamento de fluido, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas:proporcionar pelo menos uma unidade magnética (30) compreendendo uma manga vazada (52) não magnética e um núcleo magnético (50) posicionado desprendidamente na dita manga vazada (52);proporcionar pelo menos um elemento defletor (32) posicionar a dita pelo menos uma unidade magnética (30) em uma rota normal do escoamento de fluido; a montante do referido fluxo do referido elemento defletor (32), de tal modo que o elemento defletor (32) modificando o escoamento de fluido adjacente à dita pelo menos uma unidade de ferramenta magnética para previr o impacto direto do fluido sobre a unidade magnética (30), para prevenir o impacto direto do fluido na unidade magnética (30) em que elemento defletor de fluido (32) é posicionado a uma distância a partir da unidade magnética (30) de modo que uma área de coleta (44) para detritos metálicos é criada entre o dito pelo menos um elemento defletor de fluido (32) e a dita pelo menos uma unidade magnética (30).permitir que o fluido contate a manga vazada (52) e se sedimente na parte externa da manga vazada (52), sob ação da força magnética gerada pelo dito núcleo magnético (50);remover a dita pelo menos uma unidade magnética (30) da rota do escoamento de fluido, ao detectar-se acúmulo dos detritos metálicos na manga vazada (52); ePetição 870170067464, de 11/09/2017, pág. 20/215/5 remover o núcleo magnético (50) da manga vazada (52) e permitir que os detritos metálicos caiam sob ação da gravidade da parte externa da dita manga vazada (52).
- 19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que compreende ainda as etapas de proporcionar um eixo pivotante (70) e uma manga pivotante (66) fixada na dita manga vazada (52), e posicionar a manga pivotante (66) no dito eixo pivotante (70), facilitando, desse modo, o movimento pivotante da dita pelo menos uma unidade magnética (30) na rota do escoamento de fluido.
- 20. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o núcleo magnético (50) é dotado com um cabo (60), fixado em uma das suas extremidades, o dito cabo facilitando a remoção do dito núcleo magnético (50) da dita manga vazada (52).
- 21. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de proporcionar um elemento de forma anular (64) fixado em uma extremidade superior da manga vazada (52), o dito elemento de forma anular (64) impedindo um movimento ascendente dos detritos metálicos, quando o núcleo magnético (50) está sendo removido da manga vazada (52).Petição 870170067464, de 11/09/2017, pág. 21/213/64/ 6 ♦οΙχ.5/6Φ te6 / 6
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