BRPI0613629A2 - acumulador de pressão para estabelecer a potência necessária para acionar e operar equipamento externo, e seu uso - Google Patents

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Abstract

ACUMULADOR DE PRESSAO PARA ESTABELECER A POTENCIA NECESSARIA PARA ACIONAR E OPERAR EQUIPAMENTO EXTERNO, E SEU USO.é descrito um acumulador de pressão (10) para estabelecer a potência necessária para acionar e operar equipamento externo, como sistemas hidráulicos e/ou mecânicos que compreendem um corpo principal (12) com uma câmara interna, longitudinal, principal (14) que é dividida em diversas câmaras secundárias. A câmara interna, principal (14) compreende ao menos três câmaras secundárias (14a, 14b, 14c) que são separadas entre si com a ajuda de pistões mútuos, intermediários (16, 18), onde a primeira de ditas câmaras é uma câmara de compensação (14a) disposta para assumir a mesma pressão que os arredores, a segunda de ditas câmaras é uma câmara de expansão de gás (14b) queabrange um gerador de gás (20) com um iniciador/detonador (22), e a terceira de ditas câmaras é uma câmara de pressão (14c) disposta para ser pressurizada com a ajuda da câmara de expansão de gás (14b) e para exercer uma força no equipamento externo.

Description

"ACUMULADOR DE PRESSÃO PARA ESTABELECER A POTÊNCIANECESSÁRIA PARA ACIONAR E OPERAR EQUIPAMENTO EXTERNO, E SEUUSO"
A presente invenção relaciona-se a um acumulador depressão para estabelecer a potência necessária para acionare operar equipamento subaquático externo, tal como sistemashidráulicos e/ou mecânicos, compreendendo um corpoprincipal com uma câmara principal interna, longitudinal,que é dividida ao menos em três câmaras secundárias que sãoseparadas entre si com a ajuda, de pistões mútuos,intermediários, onde a primeira . de ditas câmaras é umacâmara de compensação, disposta para assumir a mesmapressão que os arredores, e a terceira.-de ditas câmaras éuma câmara de pressão.
A invenção se refere a sistemas e métodos quenormalmente usam um acumulador de função para criar aenergia necessária para poder acionar sistemas mecânicos ouhidráulicos ou equipamentos, e pode ser usada em sistemasque têm necessidade de potência acumulada para poderem seroperados, independentemente se o equipamento está colocadono fundo do oceano, em uma plataforma, em uma embarcação,em um dispositivo ou em terra. A expressão "acumulador"significa um sistema que tem uma característica que tornapossível a ele armazenar a energia com a ajuda debombeamento de gás ou de um líquido em uma câmara ou em umrecipiente, que, anteriormente ou mais tarde, é/se tornaexposto a uma pressão oposta com a ajuda de um gáscomprimido, ar ou de uma função de mola. Tal função deacumulador é denotada daqui por diante pela designação deacumulador.
A invenção representará, de uma maneira simplificada,uma função de acumulador que pode ser iniciada de acordocom a necessidade. A invenção se refere a ambos os sistemasque usam a função do acumulador diretamente no corpo queserá ativado, bem como sistemas que usam a função doacumulador indiretamente através de .sistemas hidráulicos oupneumátiços.
A invenção será adaptada especialmente para ossistemas com uma necessidade de uma função ,do acumuladorque são carregados normalmente antecipadamente,, a umapressão circunvizinha para que rdepois dissioz sejá movidopara uma.pressão circunvizinha diferente. As áreas típicassão equipamento provisório, para uso em instalaçõessubmarinas. A invenção poderá aqui contribuir para umaredução considerável da necessidade de equipamento evolume, algo que pode ser de importância decisiva emalgumas profundidades maiores do oceano.
Os métodos de hoje para fornecer energia acumulada emequipamento que realizará o trabalho provisório eminstalações submarinas, em uma extensão grande, sãobaseados em carregar um acumulador antecipadamente nasuperfície para criar uma pressão adicional disponível comrelação aos arredores. Este excesso de pressão é reduzidoconsideravelmente se o acumulador for abaixado a umaprofundidade de água, por exemplo, 2000 metros, onde aredução de pressão será de aproximadamente 200 bares. Aredução na pressão adicional é compensada normalmenteaumentando o volume do acumulador, algo que por sua vez érelativamente exigente com respeito ao equipamento e aoespaço.
Uma grande parte das tarefas para um acumulador quandoé parte de sistemas provisórios para trabalhar eminstalações submarinas que transportam água ou quetransportam hidrocarbonetos é suportar os sistemas deemergência que não serão operados normalmente. Isto conduza uma parte grande de energia do acumulador sendo energiade emergência, que não é planejada para ser usada.
Do estado da técnica serão indicados, dentre outros osdocumentos US 4,777.800, US 6.418.970, US 6.202.753 e EP0.078.031.O- primeiro documento, mencionado é consideradocomo o que se encontra mais próximo, em termos de técnicas etrata de um acumulador de pressão para uso em relação aequipamentos -subaquáticos. 0 acumulador de pressão édividido em três câmaras secundárias, e o acumulador depressão carrega-se. ao ser baixado para o fundo do oceano.
Um acumulador de pressão para uso subaquático com umacâmara de expansão com um gerador de gás com um detonadornão é conhecido dos ditos documentos.
A presente invenção tem um objetivo de substituirparte da necessidade de um sistema para um acumulador pré-carregado, substituindo isto por uma unidade que gerapressão que pode ser ativada quando necessitada através dacombinação de tecnologia existente e nova com novos métodose sistemas.
0 acumulador de pressão de acordo com a invençãocompreende preferivelmente um gerador de gás,preferivelmente uma unidade explosiva de queima lenta que écolocada em uma câmara de pressão compensada. A câmara éconectada ao corpo ou ao liquido que serão expostos àenergia, com a ajuda de um pistão ou de uma membrana. 0elemento principal da invenção, o gerador de gás, pode seriniciado com a ajuda de um ou mais detonadores de fogoindependentes com sistemas associados.
Diversos elementos independentes do gerador de gás comsistemas associados de iniciação podem também ser dispostosdentro das carcaças das mesmas câmaras de pressãocompensada para conseguir o efeito e/ou a redundânciadesej ados.
O acumulador de pressão de acordo, com a invenção, podeser montado ,em um armazenamento de coleta para representara necessidade e a redundância de energia, e oferecer tambémpossibilidades para trazer um sistema usado doarmazenamento, para substituir este por uma unidade nãoutilizada, enquanto o sistema principal que tem umanecessidade de energia está operando. Para instalaçõessubmarinas, o acionamento do armazenamento pode serrealizado preferivelmente por um ROV. Além disso, a câmarade pressão e a câmara de compensação podem ser providas comválvulas que tornam o sangramento da pressão encerradapossível de uma maneira segura quando a câmara foi usada oufoi sujeitada a uma pressão circunvizinha mais elevada doque quando montada.
Para iniciar o gerador de gás através de uma função dodetonador, diversos sistemas alternativos podem ser usados,possivelmente em combinação, para que isso seja feito.Ambos os sistemas diretamente conectados, assim comosistemas acústicos ou outros sistemas indiretos podem serusados.
Esta invenção abrange uma câmara de pressão compensadapara um gerador de gás, unidade de iniciação e um pistão ouuma bolsa/membrana para transferência de forças.
A invenção não leva em consideração como as forças quesão geradas são transferidas e usadas, e como tal cobrequaisquer tipos de tais métodos.
Uma concretização preferida de um acumulador depressão de acordo com a invenção é reconhecida pela partecaracterística da reivindicação independente 1, enquantoque as concretizações alternativas preferidas sãocaracterizadas pelas reivindicações independentes 2 a 9.
Uma área de aplicação preferida é definida nareivindicação independente 10 com reivindicação dependenteassociada 11.
As vantagens com um acumulador de pressão de acordocom a invenção são que ele pode estar sem energia até seriniciado e pode ser iniciado de acordo com a necessidade. Ainvenção pode, em principio, ser usada tanto emsistemas/equipamentos em terra, em plataformas, no espaço,bem como em sistemas submarinos. Ela pode ser adaptada emarmazenamentos de coleta que são acoplados (eletricamente ehidraulicamente), por exemplo, em regiões submarinas com aajuda de um ROV. Pode ser conectada em paralelo para obtero efeito e/ou a redundância desejados. Ela pode seradaptada diretamente no equipamento (por exemplo,atuador de válvula) que tenha uma necessidade de energia. Apressão adicional pode despressurizada de uma maneirasegura em uma plataforma de trabalho, e oequipamento/invenção pode reutilizado após estar pronto.
Outras vantagens são que o acumulador de pressão podeser equipado com quaisquer mecanismos de acendimento queestejam normalmente comercialmente disponíveis, ou comsoluções especialmente projetadas. Por exemplo, pode serequipado com um detonador/iniciador que é assim chamado detipo seguro, isto é, não há nenhuma necessidade, porexemplo, de silêncio de rádio ou de outros fechamentos desistema, ou pode ser adaptado com os sistemas redundantesde iniciador/detonador, preferivelmente,.. de uma forma defazer diferente, ou de grupos diferentes: de produção. Elepode ser iniciado com a. :ajuda de. sinais elétricos ouhidráulicos diretos, ou com a ajuda de métodos indiretos deacendimento tais como acústicos e eletromagnetismo, e podeser adaptado com todos os geradores de gás (carga de pó dequeima lenta) que estão normalmente disponíveiscomercialmente, ou com as soluções especialmenteprojetadas.
A invenção será descrita agora mais detalhadamente comreferência às figuras anexas, em que:
A Figura 1 mostra uma concretização de um acumuladorde pressão de acordo com a invenção.
A Figura 2 mostra uma concretização preferidaalternativa de um acumulador de pressão de acordo com ainvenção.A Figura 3 mostra um acumulador de pressão comomostrado na Figura 1 sob pressão atmosférica.
A Figura 4 mostra um acumulador de pressão comomostrado na Figura 1 sob uma pressão circunvizinha que émais elevada do que a pressão atmosférica.
A Figura 5 mostra um acumulador de pressão comomostrado na Figura 4 que foi iniciado.
A Figura 6 mostra a função de um acumulador de pressãomostrado na Figura 5.
A Figura 7 mostra um acumulador de pressão comomostrado na Figura 2, onde ocorreu a criação de pressão.
A Figura 8 mostra a função de um acumulador de pressãocomo mostrado na Figura 7, sob - uma: pressão circunvizinhamais elevada do que a pressão atmosférica.
Uma concretização preferida de um acumulador de-pressão (10) para estabelecer a potência necessária paraacionar e operar o equipamento externo, tal como sistemashidráulicos e/ou mecânicos, compreende um corpo principal(12) com uma câmara interna, longitudinal, principal (14)que é dividida em diversas câmaras secundárias. A câmarainterna, principal (14) se estende preferivelmente ao longode todo o comprimento do corpo principal e compreende umapluralidade, ao menos três, câmaras secundárias (14a),(14b), (14c), que são separadas uma da outra com a ajuda depistões mútuos, intermediários (16), (18). A primeira deditas câmaras é uma câmara de compensação (14a) dispostapara assumir a mesma pressão que os arredores, a segunda deditas câmaras é uma câmara de expansão de gás (14b) quecompreende um gerador de gás (20) com uminiciador/detonador (22), e o terceira de ditas câmaras éuma câmara de pressão (14c) adaptada para ser pressurizadacom a ajuda da câmara de expansão de gás (14b) e paraexercer uma força no eguipamento externo.
A Figura 1 mostra uma construção típica da invençãoguando esta é usada para gerar a pressão contra a câmara depressão (14c). Como a Figura mostra, um gerador de gás (20)está disposto com iniciador/detonador associado (22) entredois dos pistões (16), (18) no interior do corpo principalem forma de luva (12). A câmara interna, principal (14) é,como mostrado na Figura, dividida preferivelmente em trêscâmaras com a ajuda dos ditos pistões (16), (18). A câmarade compensação (14a) é separada da ·câmara de expansão degás (14b) com a ajuda de um pistão de compensação (16). Acâmara de expansão de gás (14b) por sua vez é separada dacâmara de pressão (14c) com a ajuda do pistão (18) depressão. Os pistões (16), (18) representam uma barreiramóvel de pressão entre as câmaras.
Além disso, as válvulas (26), (28) são ajustadas paraque possam sangrar a pressão da câmara de compensação e/ouda câmara de expansão (14a) e (14b) de gás,respectivamente. Na câmara de compensação (14a), umaválvula de não-retorno (24) é disposta para que impeça quea pressão da câmara seja liberada outra vez. A câmara depressão (14c) contém um meio em forma, por exemplo, delíquido ou de gás, que será pressurizado. A câmara depressão (14c) compreende, em uma extremidade, uma tomada(30) que é acoplada ao sistema que empregará a pressão. Umabexiga, membrana ou similar (não mostradas) pode serdisposta na dita abertura ou extremidade de tomada paratransferência de pressão ao equipamento externo.
0 gerador de gás (20) na câmara de expansão de gás(14b) pode preferivelmente ser uma carga explosiva dequeima lenta (esvaziamento) (carga de pó de queima lenta).
O iniciador (22) pode ser de diversas formas e princípiosque são apropriados às exigências reais do gerador de gás efunção (particularmente temperatura e segurança deacendimento). Um fio elétrico (34) pode preferivelmente serconduzido no iniciador/detonador (22) da parte externaatravés de penetrações especiais resistentes à pressão comum condutor elétrico dentro para poder acionar oiniciador/detonador e desse modo o gerador de gás.
A Figura 2 mostra uma concretização preferidaalternativa que é construída de acordo com o mesmoprincípio mencionado em relação à Figura 1, com a exceçãode que a pressão que é gerada na câmara de expansão de gás(14c) é transferida diretamente a um eixo (32) através dopistão de pressão (18). Nesta configuração, uma função (36)de válvula é disposta na luva de modo que qualquer líquidoou gás possa evacuar sem criar uma possível situação debloqueio. Uma bexiga, membrana ou similar pode também serusada aqui, se desejado, para transferência de pressão aoequipamento externo.
A Figura 3 mostra uma concretização da presenteinvenção como descrita para a Figura 1. 0 acumulador depressão (10) foi colocado pronto sob pressão atmosférica deatmosféricos arredores. Como pode ser visto no desenho, acâmara de compensação (14a) está reduzida agora a um mínimocom uma pressão atmosférica, e a contrapressão na câmara depressão (14c) corresponde também à pressão atmosférica.
A Figura 4 mostra uma concretização da presenteinvenção como descrita na Figura 3. Como um exemplo, oacumulador de pressão (10) é abaixado aqui a umaprofundidade de oceano de 2000 metros. Como pode ser vistono desenho, a câmara de compensação (14a) foi fornecidaagora com a mesma pressão que os arredores. Isto leva a queo acumulador de pressão (10) obtenha o efeito pleno dapressão que será gerada na câmara de expansão de gás (14c)sem ter que primeiramente superar a pressão circunvizinha.
A Figura 5 mostra o acumulador de pressão comodescrito na Figura 4, com a diferença de que o gerador degás (20) é iniciado com a ajuda do iniciador/detonador (22)'e que ocorreu o acúmulo de pressão. O acumulador de pressão(10) agora está pressurizado e representa a energiaarmazenada, disponível.
A Figura 6 mostra o acumulador de pressão comodescrito na Figura 5, com a diferença de que tem um consumode energia da câmara de pressão (14c), que leva por sua veza uma mudança de posição adotada pelo pistão de pressão(18), e uma redução de energia restante na câmara depressão (14c).
A Figura 7 mostra o acumulador de pressão comodescrito na Figura 2, onde o gerador de gás (20) é iniciadocom a ajuda do iniciador/detonador (22) e ocorreu o acúmulode pressão.A Figura 8 mostra o acumulador de pressão comodescrito na Figura 7 onde o acúmulo de pressão exerceu umaforça grande o bastante no pistão de pressão (18) e no eixo(32) para que este mudasse a posição para uma posiçãoativada.

Claims (11)

1. Acumulador de pressão (10) para estabelecer potêncianecessária para acionar e para operar equipamento externosubaquático, tais como sistemas hidráulicos e/ou mecânicos,compreendendo um corpo principal (12) com uma câmaraprincipal "interna, longitudinal (14) que é dividida aomenos em três câmaras secundárias (14a, 14b, 14c) que sãoseparadas entre si com a ajuda de pistões mútuos,intermediários (16,18) onde a primeira de ditas câmaras éuma câmara de compensação (14a), disposta para assumir amesma pressão que os arredores, e a terceira de ditascâmaras é uma câmara de pressão (14c), caracterizado pelofato de que a segunda de ditas câmaras é uma câmara deexpansão de gás (14b) que compreende um gerador de gás (20)com um iniciador e/ou um detonador (22), e que a ditacâmara de pressão (14c) está disposta para ser pressurizadacom a ajuda da câmara de expansão de gás (14b) e paraexercer uma força no sistema externo.
2. Acumulador de pressão (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um dos ditos pistões é umpistão de compensação (16) disposto entre a câmara decompensação (14a) e a câmara de expansão de gás (14b), eque o outro dos ditos pistões é um pistão de pressão (18)disposto entre a câmara de expansão de gás (14b) e a câmarade pressão (14c).
3. Acumulador de pressão (10) de acordo com a reivindicação-2, caracterizado pelo fato de que é fornecida uma função deválvula de não-retorno (24) para os arredores na câmara decompensação (14a), e que é disposta uma válvula de sangria(26 e 28, respectivamente) para a câmara de compensação(14a) e/ou para a câmara de expansão de gás (14b).
4. Acumulador de-"pressão (10) de acordo com· uma dasreivindicações 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que adita câmara de expansão de gás (14b) compreende um materialexplosivo de queima lenta, como um gerador de gás.
5. Acumulador de pressão (10). de acordo com uma dasreivindicações 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que adita câmara de expansão de gás (14b) compreende, um materialquímico como um gerador de gás.·
6. Acumulador de pressão (10) de acordo com uma dasreivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato de que acâmara de pressão (14c) compreende uma abertura de tomada(30) disposta para liberar a pressão de tomada parainfluenciar o equipamento externo
7. Acumulador de pressão (10) de acordo com a reivindicação-6, caracterizado pelo fato de que uma bexiga, membrana ousimilar é disposta adjacente à dita abertura de tomada (30)de transferência de pressão para o equipamento externo.
8. Acumulador de pressão (10) de acordo com a reivindicação-6, caracterizado pelo fato de que o dito pistão de pressão(18) compreende um eixo (32) que se estende para foraatravés da abertura de tomada (30) na câmara de pressão(14c), onde o eixo (32), quando a pressão na câmara depressão (14c) é liberada, é ajustado para influenciar oequipamento externo.
9. Acumulador de pressão (10) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato"de que a câmara de pressão (14c)compreende uma função de válvula (36).
10. Uso de um acumulador de pressão (10) de acordo com umaou mais das reivindicações 1 a 9,: em que o acumulador depressão (10) é disposto no equipamento que é< usado emrelação aos sistemas de poços submarinos, permanentementeou temporariamente.
11. Uso de um acumulador de pressão (1.0) de acordo com areivindicação 10, em que o acumulador de pressão (10) éparte dos sistemas de emergência provisórios que não serãoacionados normalmente em relação ao trabalho em instalaçõessubmarinas de carregamento de água ou de carregando dehidrocarboneto, e que o acumulador de pressão é iniciadocom a ajuda de sinais elétricos ou hidráulicos diretos, oucom a ajuda de métodos indiretos de acendimento, tais comoacústicos ou eletromagnetismo.
BRPI0613629-0A 2005-07-18 2006-07-12 Acumulador de pressão para estabelecer a potência necessária para acionar e operar equipamento externo, e seu uso BRPI0613629B1 (pt)

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