BRPI0901730B1

BRPI0901730B1 - Elemento de acoplamento hidráulico com vedação de sonda energizada por pressão bidirecional

Info

Publication number: BRPI0901730B1
Application number: BRPI0901730-5A
Authority: BR
Inventors: Robert E. Smith
Original assignee: National Coupling Company, Inc.
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2020-05-12
Also published as: DE102009021696A1; GB2468931A; US8087700B2; GB0909160D0; US20100244431A1; NO20092057L; NO343270B1; BRPI0901730A2; GB2468931B; DE102009021696B4

Abstract

elemento de acoplamento hidráulico com vedação de sonda energizada por pressão bidirecional. um elemento de acoplamento hidráulico fêmea composto por uma vedação de sonda bidirecional e energizada por pressão, para criar uma vedação entre o corpo do elemento de acoplamento fêmea e a seção de sonda cilíndrica de um elemento de acoplamento macho assentado na câmara receptora do elemento fêmea. em uma versão, a vedação energizada por pressão é composta por uma primeira seção curvada que é orientada em direção à extremidade externa da câmara receptora, em que ela é instalada, e uma segunda seção curvada que está orientada em direção à extremidade interna da câmara receptora. as duas seções curvadas são unidas por uma contra-seção substancialmente angulada. quando a pressão de fluido dentro do membro de acoplamento está acima da pressão de fluido ambiente, a primeira seção curvada é energizada por pressão a fim de aumentar sua eficácia de vedação. quando a pressão externa (por exemplo, cabeça hidrostática) excede a pressão de fluido dentro do membro de acoplamento, a segunda seção curvada é energizada por pressão a fim de aumentar sua eficácia de vedação. em outra versão, a vedação energizada por pressão é composta por uma contra-seção curvada que une a primeira seção curvada e a segunda seção curvada. quando a contra-seção curvada se move radialmente para fora contra uma parede circunferencial sob a influência de uma pressão de fluido dentro da vedação, ela realiza uma leve rotação das primeira e segunda seções curvadas, aumentando, assim, sua eficácia de vedação.

Description

“ELEMENTO DE ACOPLAMENTO HIDRÁULICO COM VEDAÇÃO DE SONDA ENERGIZADA POR PRESSÃO BIDIRECIONAL”

FUNDAMENTO DA INVENÇÃO .Campo da Invenção

Esta invenção refere-se a elementos de acoplamento hidráulico. Mais particularmente, ela refere-se a elementos de acoplamento submarino fêmea com vedações de sonda energizadas por pressão.

2. Descrição da Arte Relacionada, incluindo informações divulgadas em 37 CFR §1.97 e §1.98.

Um acoplamento hidráulico geralmente é composto por dois elementos - um elemento macho contendo uma seção de sonda, e um elemento fêmea contendo uma câmara receptora. Quando o acoplamento hidráulico é enroscado, a seção de sonda do elemento macho engata as vedações dentro da câmara receptora do elemento macho e cria uma conexão estanque a fluido.

Uma variedade de elementos de acoplamento hidráulico submarino tendo vedações de sonda energizadas por pressão é conhecida na arte.

A Patente U.S. 4.694.859 descreve um acoplamento hidráulico submarino e uma vedação metálica para uso, principalmente, em aplicações hidráulicas submarinas. O elemento fêmea do acoplamento possui uma configuração de construção de três peças. A parte principal do corpo aceita um retentor cilíndrico que é mantido cativo dentro do corpo por meio de uma argola de grampo ou anel elástico. A vedação metálica possui geralmente uma forma em anel e é posicionada dentro do corpo e mantida cativa pelo retentor e argola. O elemento macho, ou sonda, do acoplamento se encaixa dentro do retentor e do corpo, e se projeta através do anel da vedação metálica. A vedação engata a circunferência da sonda e, quando o acoplamento é pressurizado, a vedação é impulsionada contra a circunferência da sonda e contra a parede interna do corpo, criando uma vedação de fluido dentro do acoplamento. A vedação metálica não se deforma irrevogavelmente quando em uso e pode ser usada repetidamente.

A Patente U.S. 4.817.668 descreve uma vedação intermetálica integral para um conector hidráulico submarino, tendo uma face orientadora oca que se estende a partir do corpo do elemento macho, tendo a face orientadora oca uma base externa flexível que se fecha em direção à parede do furo do elemento fêmea. A base externa é inclinada em direção à parede do furo do elemento fêmea, e é responsável ainda pela pressão hidráulica que se move contra a parede do furo do elemento fêmea.

A Patente U.S. 5.029.613 descreve um acoplamento hidráulico contendo um elemento de vedação com uma superfície de vedação metálica flexível anular para criar uma vedação com um elemento macho ou sonda. A superfície de vedação metálica faz parte do elemento de vedação e se estende para dentro do furo do elemento fêmea. A superfície de vedação metálica é impulsionada radialmente para dentro contra o elemento macho em res> posta a uma pressão de fluido interna no acoplamento.

A Patente U.S. 5.099.882 e 5.203.374 descrevem um acoplamento hidráulico equi5 librado por pressão para uso em operações de perfuração e produção submarina. O acoplamento possui passagens radiais que se comunicam com os elementos macho e fêmea de tal forma que a pressão de fluido substancial não é exercida sobre cada um dos elementos durante um acoplamento ou desacoplamento ou durante um estado acoplado. As válvulas de contrapressão em ambos os elementos macho e fêmea são abertas quando a sonda 10 do elemento macho é totalmente inserida na câmara receptora do elemento fêmea. Atuadores de válvula mutuamente opostos fazem contato entre si para efetuar a abertura simultânea de cada válvula de contrapressão, e permitir o escoamento de fluido através de um orifício de passagem e, a seguir, radialmente através das passagens de fluido correspondentes presentes nos elementos macho e fêmea. As passagens radiais dos elementos macho e 15 fêmea se emparelham em suas superfícies longitudinais, de maneira que a pressão de fluido entre os elementos macho e fêmea fique em uma direção substancialmente radial e que não seja exercida na face de um ou outro elemento. Um primeiro par de vedações é posicionado em cada lado da passagem radial para criar uma vedação entre a câmara receptora e o retentor. Um segundo par de vedações é posicionado em cada lado da passagem radial para 20 criar uma vedação entre o retentor de vedação e o elemento macho. As vedações são vedações metálicas energizados por pressão.

A Patente U.S. 5.339.861 descreve um acoplamento hidráulico submarino com uma vedação metálica oca em forma de anel que cria uma vedação entre os elementos macho e fêmea. A vedação metálica oca em forma de anel é mantida cativa entre um ombro interno e 25 um retentor de vedação inserível no furo interno do elemento fêmea. O retentor de vedação pode ser deslizável para comprimir axialmente a vedação metálica oca em forma de anel. A vedação metálica em forma de anel também pode ser energizada por pressão de modo a expandir a cavidade do selo em resposta à pressão de fluido no acoplamento.

A Patente U.S. 5.355.909 apresenta um acoplamento hidráulico submarino conten30 do um par de vedações metálicas ocas que são energizadas por pressão para criar uma vedação entre os elementos macho e fêmea do acoplamento. Uma das vedações metálicas ocas é configurada para se expandir radialmente enquanto a segunda vedação metálica oca é compressível ao longo do eixo longitudinal do acoplamento. Estas vedações oferecem uma disposição de vedação estanque a fluido imediatamente após a pressurização do aco35 plamento, sem a necessidade de dispositivos de pré-carga externos.

A Patente U.S. 5.762.106 apresenta um acoplamento e vedação metálica para uso, principalmente, em aplicações hidráulicas submarinas. O elemento fêmea do acoplamento possui uma configuração de construção de três peças. A parte principal do corpo aceita um retentor cilíndrico, que é mantido cativo dentro do corpo por meio de uma argola de grampo ou anel elástico. A vedação metálica possui geralmente uma forma em anel e que é posicionada dentro do corpo e mantida cativa pelo retentor e argola. O elemento macho, ou sonda, do acoplamento se encaixa dentro do retentor e do corpo, e se projeta através do anel da vedação metálica. A vedação engata a circunferência da sonda e, quando o acoplamento é pressurizado, o selo é impulsionado contra a circunferência da sonda e contra a parede interior do corpo, realizando uma vedação dentro do acoplamento. A vedação metálica não se deforma irrevogavelmente quando em uso e pode ser usado repetidamente.

A Patente U.S. 5.979.499 apresenta um acoplamento hidráulico submarino tendo uma vedação metálica em forma de anel que é mantida no local através do corpo do elemento fêmea e de um retentor de vedação em forma de camisa. A vedação metálica anular inclui uma seção de extremo ou perna que fica presa no lugar entre o corpo do elemento fêmea e o retentor de vedação. Uma parte oca da vedação se estende radialmente e para dentro a partir da parte de extremo da vedação e é expansível para formar um selo estanque a fluido contra o corpo do elemento macho. A parte oca da vedação metálica é preferencialmente cilíndrica em corte transversal e é suficientemente flexível em resposta a pressão de fluido para formar um selo estanque a fluido entre o elemento fêmea, o elemento macho e o retentor de vedação.

A Patente U.S. 7.063.328 apresenta um elemento de acoplamento hidráulico submarino com um retentor de vedação que retém e prende uma pluralidade de vedações anulares que podem ser removidas do elemento de acoplamento junto com o retentor de vedação. Pelo menos uma das vedações é uma vedação metálica oca energizada por pressão. O retentor de vedação possui um invólucro que engata o elemento de acoplamento e um suporte de vedação que prende as vedações anulares.

A Patente U.S. 7.303.194 descreve um retentor de vedação aperfeiçoado para um elemento de acoplamento hidráulico submarino que utiliza vedações metálicas energizadas por pressão para manter a integridade do fluido. Uma ou mais vedações metálicas projetadas para utilizarem um encaixe por pressão ou interferência são utilizadas de uma forma que o fluido pressurizado que tenta escapar da vedação na verdade ajuda a energizar e pressurizar a vedação e garantir uma melhor vedação.

A Patente U.S. 6.962.347 descreve uma vedação em forma de anel metálica auxiliar que fica retida ao redor do diâmetro externo de um retentor de vedação de um elemento de acoplamento hidráulico submarino para vedar uma via de vazamento em torno do retentor de vedação. A vedação metálica em forma de anel pode ser assentada sobre um ombro no retentor de vedação. A vedação metálica auxiliar é efetiva para aplicações em condições de alta temperatura e alta pressão.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um elemento de acoplamento hidráulico fêmea que possui uma vedação de sonda bidirecional e energizada por pressão para criar uma vedação entre o corpo do elemento de acoplamento fêmea e a superfície cilíndrica da seção de sonda de um elemento de acoplamento macho assentado na câmara receptora do elemento fêmea.

Em uma primeira versão, a vedação energizada por pressão é composta por uma primeira seção curvada que está orientada em direção à extremidade externa da câmara receptora, e uma segunda seção curvada orientada em direção à extremidade interna da câmara receptora. As duas seções curvadas são unidas por uma seção substancialmente angulada.

Quando a pressão do fluido hidráulico dentro do elemento de acoplamento está acima da pressão de fluido ambiente, a primeira seção curvada é energizada por pressão, de modo a aumentar sua eficácia de vedação. Quando a pressão externa (por exemplo, a cabeça hidrostática) ultrapassa a pressão do fluido hidráulico dentro do elemento de acoplamento, a segunda seção curvada é energizada por pressão de forma a aumentar sua eficácia de vedação.

Em uma segunda versão, a vedação energizada por pressão é composta por uma contra-seção curvada que une a primeira seção curvada e a segunda seção curvada. Quando a pressão de fluido dentro da cavidade da vedação impulsiona a contra-seção curvada radialmente para fora contra uma parede circunferencial, isto ocasiona uma leve rotação das primeira e segunda seções curvadas, aumentando, deste modo, sua eficácia de vedação.

BREVE DESCRIÇÃO DAS DIVERSAS VISTAS DO(S) DESENHO(S)

A Figura 1 ilustra uma vista em corte de uma porção de um elemento de acoplamento fêmea tendo uma vedação de sonda energizada por pressão de acordo com o estado da técnica.

A Figura 2A é uma vista secionada transversalmente de um elemento de acoplamento equipado com um retentor de vedação e uma vedação energizada por pressão de acordo com uma primeira versão.

A Figura 2B ilustra uma ampliação da porção da Figura 2A apresentada em corte.

A Figura 3A ilustra uma vista parcialmente secionada transversalmente de um elemento de acoplamento equipado com um cartucho de vedação e uma vedação energizada por pressão de acordo com uma primeira versão.

A Figura 3B ilustra uma ampliação da porção da Figura 3A apresentada em corte.

A Figura 4A ilustra uma vista parcialmente secionada transversalmente de um elemento de acoplamento equipado com um retentor de vedação e uma vedação energizada por pressão de acordo com uma segunda versão.

A Figura 4B ilustra uma ampliação da porção da Figura 4A apresentada em corte.

A Figura 5A ilustra uma vista parcialmente secionada transversalmente de um elemento de acoplamento equipado com um cartucho de vedação e uma vedação energizada por pressão de acordo com uma segunda versão.

A Figura 5B ilustra uma ampliação da porção da Figura 5A apresentada em corte.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A extremidade da câmara receptora de um elemento de acoplamento hidráulico fêmea, de acordo com o estado da técnica, é apresentada na Figura 1. O retentor de vedação 60 retém a vedação metálica principal 70 e a vedação metálica auxiliar 80 na câmara receptora 91 de um elemento de acoplamento fêmea 90. Neste acoplamento, a vedação metálica principal é uma vedação metálica oca energizada por pressão, com um corte em forma de C que é retido sobre ombro interno da câmara receptora. A vedação metálica principal pode ser levemente comprimida axialmente pelo retentor de vedação para pré-carregar a vedação, e é energizada por pressão por meio de um fluido hidráulico na cavidade da vedação para impulsionar o diâmetro interno radialmente para dentro e mais além do que o diâmetro interno da parede da câmara receptora 74 a fim de criar uma vedação com o elemento de acoplamento macho, e o diâmetro externo radialmente para fora, a fim de criar uma vedação contra o elemento de acoplamento fêmea.

Uma vedação metálica auxiliar, tais como um anel “oring” é assentado sobre o ombro 79 do retentor de vedação. A vedação metálica auxiliar pode ser encaixada por compressão contra o retentor de vedação, de modo que ele possa ser removido da câmara receptora junto com o retentor de vedação. A vedação metálica auxiliar pode ser levemente comprimida quando o retentor de vedação está totalmente inserido na câmara receptora para se aproximar ou encontrar o ombro 73. A compressão impulsiona o diâmetro interno radialmente para dentro contra o retentor de vedação, e o diâmetro externo radialmente para fora contra a câmara receptora do elemento de acoplamento fêmea. A vedação metálica auxiliar pode ter um ou mais furos nela que permita que o fluido hidráulico penetre na vedação e energize por pressão a vedação.

O retentor de vedação inclui um invólucro 61 e um suporte de vedação 75. O invólucro é normalmente um corpo em forma de anel com um diâmetro externo 66 que pode ser rosqueado a fim de se engatar com o elemento de acoplamento fêmea. O invólucro possui uma primeira extremidade 68, uma segunda extremidade 64, um primeiro diâmetro interno maior 63, um segundo diâmetro interno menor 62 e um ombro interno 76 existente entre o primeiro e o segundo diâmetros internos. O invólucro também possui ombro negativo ou em ângulo reverso 84 que se estende radialmente para dentro do ombro interno 76. Os furos 65 se encontram na primeira extremidade do invólucro, e uma chave de boca ou outra ferramenta pode ser inserida nos furos para girar o invólucro e engatá-lo ou desengatá-lo do elemento fêmea.

O suporte de vedação geralmente é uma camisa em forma de anel, parte da qual se engata ou se encaixa pelo menos parcialmente no invólucro. O suporte de vedação possui uma primeira extremidade 77 que se encaixa no invólucro, uma segunda extremidade 78, um primeiro diâmetro externo maior 99, um segundo diâmetro externo menor 69, um 5 primeiro diâmetro interno maior 86 e um segundo diâmetro interno menor 67. O suporte de vedação pode ter um ombro negativo ou em ângulo reverso 83 entre o primeiro diâmetro interno maior e o segundo diâmetro interno menor. O suporte de vedação também pode incluir um ombro externo 87 entre o primeiro diâmetro externo maior e o segundo diâmetro externo menor.

A primeira extremidade do suporte de vedação desliza para dentro do primeiro diâmetro interno maior 63 do invólucro. É possível existir pouco ou nenhum espaço livre entre o segundo diâmetro externo menor do suporte de vedação e o diâmetro interno do invólucro, ou haver um leve ajuste por interferência. Quando a primeira extremidade do suporte de vedação está totalmente inserida no invólucro, a primeira extremidade 77 encontra o nível 15 interno 76 do invólucro, e a segunda extremidade 64 do invólucro encontra o ombro externo do suporte de vedação.

No estado da técnica, o acoplamento apresentado na Figura 1, a vedação 72 é um anel “oring” elastomérico em uma ranhura existente no ombro 73 da câmara receptora. Adicionalmente, o retentor de vedação prende a vedação elastomérica 81 entre os ombros an20 guiados reversos 83 e 84 o que impede a vedação de implodir dentro do furo central. A vedação 81 possui uma seção transversal em rabo de andorinha, e possui um entre-encaixe tipo rabo de andorinha entre os ombros angulados reversos. O diâmetro interno da vedação 81 possui projeções 85, 88 que se estendem mais além para dentro do furo central do que os diâmetros internos menores do invólucro ou do suporte de vedação, a fim de se encaixar 25 radialmente com o elemento macho quando a seção de sonda do elemento macho está dentro da câmara receptora. Os anéis “oring” 82, 89 são posicionados ao redor do diâmetro externo da vedação 81.

Será observado pelos técnicos na arte que a vedação metálica principal em forma de C 70 do acoplamento 60 é configurada para ser energizada por pressão pela pressão 30 hidráulica interna presente dentro do acoplamento 60 - ou seja, para que a vedação 70 seja energizada por pressão, a pressão de fluido na parede da câmara receptora 74 dever ser maior do que a pressão de fluido no ombro 73. Entretanto, como a exploração e produção de petróleo offshore se encaminha em direção a águas cada vez mais profundas, a pressão externa pode exceder a pressão interna em um acoplamento hidráulico submarino. Os aco35 plamentos hidráulicos também são usados dentro dos poços de petróleo e gás (tais como os suspensores de tubo de produção) quando eles estão expostos à pressão dos fluidos do poço. Estas pressões podem exceder a pressão de serviço do fluido hidráulico dentro do acoplamento. Nestas condições, a vedação 70 do acoplamento 70 não seria energizada por pressão e sua capacidade de vedar seria reduzida. O que é preciso é um elemento de acoplamento que tenha vedações energizadas por pressão e que reajam positivamente tanto aos diferenciais de pressão negativa e positiva. A presente invenção soluciona este proble5 ma.

A invenção pode ser mais bem compreendida levando em consideração certas versões ilustrativas apresentadas nas figuras descritas.

Referindo-se à Figura 2A o elemento de acoplamento hidráulico fêmea 200 é composto geralmente por um corpo cilíndrico 210 com uma primeira extremidade 211 e uma 10 segunda extremidade oposta 212. O flange 220 e o anel de retenção 221 podem ser providos próximo da extremidade 212 para facilitar a montagem do acoplamento 200 em uma placa de montagem ou semelhante. Pode ser provido um conector interno 214 na extremidade 212 para possibilitar que o acoplamento 200 seja conectado a uma linha de fluido hidráulico, acessório ou semelhante. Em algumas versões, o conector 214 pode ser rosquea15 do internamente e ser provida uma chave plana 222 sobre o corpo 210 para facilitar a retenção e a remoção do acoplamento 200 de um conector rosqueado correspondente (não ilustrado).

Um corpo de acoplamento 210 possui um furo central axial que forma a câmara receptora 216 próxima da primeira extremidade 211 e que provê uma via de fluido proveniente 20 da câmara receptora 216 até o conector 214. A válvula de haste e prato 218 pode ser provida para bloquear o fluido hidráulico dentro do furo axial central e impedir que ele escape do elemento de acoplamento 200 quando ele é desengatado de um elemento de acoplamento macho correspondente. A válvula de haste e prato 218 pode ter um atuador de válvula 219, que é dimensionado e configurado para fazer contato com um atuador de válvula corres25 pondente no elemento de acoplamento macho, de tal modo que quando a seção de sonda do elemento de acoplamento macho está totalmente inserida na câmara receptora 216, o atuador 219 move a válvula de haste e prato de mola 218 para sua posição aberta, permitindo, assim, o fluxo de fluido hidráulico entre os dois elementos de acoplamento.

Referindo-se à Figura 2B, o furo axial central do elemento de acoplamento 200 que 30 se encontra próximo da primeira extremidade 211 é composto por uma primeira seção contendo o primeiro diâmetro interno 232. Adjacente a esta primeira seção se encontra a segunda seção contendo um segundo diâmetro interno 234 que é menor do que o primeiro diâmetro interno 232. Adjacente a segunda seção se encontra uma terceira seção contendo o terceiro diâmetro interno 236 que é menor do que o segundo diâmetro interno 234. O pri35 meiro ombro 235 se encontra entre a primeira seção e a segunda seção; o segundo ombro 237 se encontra entre a segunda seção e a terceira seção.

O retentor de vedação 224 é configurado para encontrar o primeiro ombro 235, e ele fica retido dentro do corpo 210 por uma porca de retenção rosqueada externamente 226. A porção 233 do furo axial central pode ser rosqueada internamente para engatar a porca de retenção 226. Pode ser provido um furo rosqueado internamente 225 para parafuso de fixação (não ilustrado) que pode ser usado para prender a porca de retenção 226 no lugar. Os 5 furos de chave de ajuste 227 podem ser providos na extremidade externa da porca de retenção 226 de modo a permitir o engate de uma ferramenta para retenção e remoção da porca de retenção 226. A extremidade (interna) oposta da porca de retenção 226 pode ter um ombro angulado 244 e a extremidade exterior do retentor de vedação pode ter um ombro angulado 242. Estes dois ombros angulados engatam os ombros correspondentes na veda10 ção opcional 228 para prover um entre-encaixe tipo rabo de andorinha da vedação 228 dentro do elemento de acoplamento 200. Em determinadas versões, a vedação opcional 228 é uma vedação elastomérica e o inter-encaixe tipo rabo de andorinha impede a implosão da vedação 228 direcionada para dentro da câmara receptora 216 quando a seção de sonda de um elemento de acoplamento fêmea correspondente é retirada. A vedação 228 pode ser 15 provida com uma arresta de vedação 246 para se encaixar na seção de sonda de um elemento macho e com o anel “oring” 229 em um sulco presente em sua circunferência externa que se fecha para vedar o retentor de vedação 224.

A extremidade interna de um retentor de vedação 224 - ou seja, a extremidade que encontra o ombro 235 - pode ter uma ranhura anular 238 para retenção da vedação com 20 anel “oring” 240. A vedação com anel “oring” 240 cria uma vedação entre o retentor de vedação 224 e o corpo 210 do elemento de acoplamento 200.

A vedação energizada por pressão 230 possui geralmente um formato de C em seção transversal, mas, ao contrário das vedações em forma de C energizadas por pressão do estado da técnica (vide Figura 1), ela é orientada para dentro do corpo 210 de modo que a 25 abertura em “C” fica voltada para o eixo central A da câmara receptora 216.

A vedação energizada por pressão 230 é dimensionada e configurada para ficar retida no ombro 237 do corpo 210 pela extremidade interna do retentor de vedação 224. A vedação 230 pode ser dimensionada de tal forma que as superfícies internas da vedação 230 projetam-se levemente para o interior da câmara receptora 216 a fim de prover um leve 30 ajuste por interferência com a parede cilíndrica exterior da seção de sonda de um elemento de acoplamento macho inserido dentro da câmara receptora 216.

A vedação energizada por pressão 230 é composta pela primeira seção curvada 254 e a segunda seção curvada 256 que estão conectadas pela contra-seção 252 para definir a cavidade interna 231. A segunda seção curvada 256 pode ser uma imagem de espelho 35 da primeira seção curvada 254.

Será observado por aqueles que são técnicos na arte que quando o elemento de acoplamento fêmea 200 é enroscado com um elemento de acoplamento fêmea correspon dente, a câmara receptora do elemento de acoplamento 200 é dividida pela vedação energizada por pressão 230 dentro da seção 216 que se encontra externa à vedação 230 e a seção 216' que é interna à vedação 230. Dependendo da pressão ambiente (que pode ser a cabeça hidrostática ou a pressão dos fluidos de poço dentro do revestimento de poço) e a pressão de fluido hidráulico dentro do sistema, a pressão na seção 216' pode ser maior ou menor do que a pressão na seção 216.

Se a pressão dentro da seção 216' excede aquela dentro da seção 216, a primeira seção 254 da vedação 230 será energizada por pressão pelo fluido hidráulico na cavidade 231 para fechar-se contra a seção de sonda do elemento de acoplamento macho. De modo oposto, se a pressão dentro da seção 216 for maior do que aquela dentro da seção 216', a água do mar ou os fluidos de poço podem vazar acima das vedações 228, 229 e/ou a vedação 240 e, com isto, penetrar na cavidade 231, energizará por pressão a seção 256 da vedação 230 para fechar-se mais firmemente contra a seção de sonda do elemento de acoplamento macho.

A vedação energizada por pressão 230 pode ser feita de qualquer material adequado. Em uma versão preferida particular, a vedação 230 é uma vedação metálica. Em outras versões, a vedação 230 é fabricada de um polímero natural ou sintético. Um plástico industrial, como por exemplo, um PEEK (poli-éter-éter-cetona) ou politetrafluoroetileno (PTFE; Teflon™) pode ser moldado e/ou usinado para fabricar a vedação 230. Em determinadas versões, a vedação 230 pode ser laminada ou de outro modo galvanizada com material anticorrosivo o que prolonga a vida útil da vedação 230 no ambiente submarino. Em uma versão preferida particular, a vedação 230 é uma vedação metálica laminada com ouro. O ouro é resistente à corrosão e relativamente macio. Um metal mais macio pode deformar sob pressão para conformar-se às irregularidades de superfície em uma superfície mais rígida oposta e, assim, prover uma vedação melhor.

A Figura 3A ilustra uma versão composta por um cartucho de vedação. Um elemento de acoplamento hidráulico fêmea 300 composto por um corpo cilíndrico 310 contendo uma primeira extremidade 311 e uma segunda extremidade oposta 312. O flange 320 e o anel retentor 321 podem ser providos próximos à extremidade 312 para facilitar a montagem do acoplamento 300 em uma placa de montagem ou semelhante. Pode ser provido um conector interno 314 na extremidade 312 para possibilitar que o acoplamento 300 seja conectado a uma linha de fluido hidráulico, acessório ou semelhante. Em algumas versões, o conector 314 pode ser rosqueado internamente e ser provida uma chave plana 322 sobre o corpo 310 para facilitar a retenção e a remoção do acoplamento 300 de um conector rosqueado correspondente (não ilustrado).

Um corpo de acoplamento 310 com um furo axial central que forma a câmara receptora 316 próxima da primeira extremidade 311 e que provê uma via de fluido da câmara receptora 316 para o conector 314. Uma válvula de haste e prato opcional 318 pode ser provida para obturar o fluido hidráulico dentro do furo axial central e impedir que ele escape do elemento de acoplamento 300 quando ele está desengatado de um elemento de acoplamento macho correspondente. A válvula de haste e prato 318 pode ter um atuador de válvula 319 que é dimensionado e configurado para fazer contato com um atuador de válvula correspondente no elemento de acoplamento macho, de tal forma que quando a seção de sonda do elemento de acoplamento macho está totalmente inserida na câmara receptora 316, o atuador 319 move a válvula de haste e prato de mola 318 para sua posição aberta e, com isto, permitindo o fluxo de fluido hidráulico entre os dois elementos de acoplamento.

Referindo-se agora à Figura 3B, o furo axial central do elemento de acoplamento 300 próximo da primeira extremidade 311 é composto por uma primeira seção tendo um primeiro diâmetro interno 332. Adjacente a esta primeira seção se encontra uma segunda seção com um segundo diâmetro interno 334 que é menor do que o primeiro diâmetro interno 332. Adjacente a segunda seção se encontra uma segunda seção com um terceiro diâmetro interno 336 que é menor do que o segundo diâmetro interno 334. O primeiro ombro 335 se encontra entre a primeira seção e a segunda seção; o segundo ombro 337 se encontra entre a segunda seção e a terceira seção.

O cartucho de vedação 360 inclui um invólucro 361 e um suporte de vedação 375. O invólucro é normalmente um corpo em forma de anel com um diâmetro externo 366 que pode ser rosqueado para se engatar com o elemento de acoplamento fêmea. O invólucro possui uma primeira extremidade 368, uma segunda extremidade 364, um primeiro diâmetro interno maior 363, um segundo diâmetro interno menor 362 e um ombro interno 376 existente entre o primeiro e o segundo diâmetros internos. O invólucro também possui ombro negativo ou em ângulo reverso 384 que se estende radialmente para dentro do ombro interno 376. Os furos 365 se encontram na primeira extremidade do invólucro, e uma chave de boca ou outra ferramenta pode ser inserida nos furos para girar o invólucro e engatá-lo ou desengatá-lo do elemento fêmea.

O suporte de vedação geralmente é uma camisa em forma de anel, parte do qual se engata ou se encaixa pelo menos parcialmente no invólucro 361. O suporte de vedação possui uma primeira extremidade 377 que se encaixa no invólucro, uma segunda extremidade 378, um primeiro diâmetro externo maior 399, um segundo diâmetro externo menor 369, um primeiro diâmetro interno maior 386 e um segundo diâmetro interno menor 367. O suporte de vedação pode ter um ombro negativo ou em ângulo reverso 383 entre o primeiro diâmetro interno maior e o segundo diâmetro interno menor. O suporte de vedação também pode incluir um ombro externo 387 entre o primeiro diâmetro externo maior e o segundo diâmetro externo menor.

A primeira extremidade do suporte de vedação desliza para dentro do primeiro diâ11 metro interno maior 363 do invólucro. É possível existir pouco ou nenhum espaço livre entre o segundo diâmetro externo menor do suporte de vedação e o diâmetro interno do invólucro, ou haver um leve ajuste por interferência. Quando a primeira extremidade do suporte de vedação está totalmente inserida no invólucro, a primeira extremidade 377 encontra o nível 5 interno 376 do invólucro, e a segunda extremidade 364 do invólucro encontra o ombro externo 387 do suporte de vedação.

No elemento de acoplamento fêmea apresentado nas Figuras 3A e 3B, a vedação 372 é um anel “oring” elastomérico em uma ranhura em uma extremidade 378 do suporte de vedação 375. Adicionalmente, o retentor de vedação prende a cápsula elastomérica 381 10 entre os ombros angulados reversos 383 e 384 o que impede a vedação de implodir dentro do furo central. A vedação 381 possui uma seção transversal em rabo de andorinha, e possui um entre-encaixe tipo rabo de andorinha entre os ombros angulados reversos. O diâmetro interno da vedação 381 possui projeções 385, 388 que se estendem mais além para dentro do furo central do que os diâmetros internos menores do invólucro ou do suporte de ve15 dação, a fim de se encaixar radialmente com o elemento macho quando a seção de sonda do elemento macho está dentro da câmara receptora. Os anéis “oring” 382, 389 estão posicionados ao redor do diâmetro externo da vedação 381.

A vedação energizada por pressão 330 possui geralmente um formato de C em seção transversal, mas, ao contrário das vedações em forma de C energizadas por pressão do 20 estado da técnica (vide Figura 1), ela é orientada para dentro do corpo 310 de modo que a abertura em “C” fica voltada para o eixo central A da câmara receptora 316.

A vedação energizada por pressão 330 é dimensionada e configurada para ficar retida no ombro 337 do corpo 310 pela extremidade interna do retentor de vedação 324. A vedação 330 pode ser dimensionada de tal forma que as superfícies internas da vedação 25 330 projetam-se levemente para o interior da câmara receptora 316 a fim de prover um leve ajuste por interferência com a parede cilíndrica exterior da seção de sonda de um elemento de acoplamento macho inserido dentro da câmara receptora 316.

A vedação energizada por pressão 330 é composta pela primeira seção curvada 354 e a segunda seção curvada 356 que estão conectadas pela contra-seção 352 para defi30 nir a cavidade interna 331. A segunda seção curvada 356 pode ser uma imagem de espelho da primeira seção curvada 354.

Será observado por aqueles que são técnicos na arte que quando o elemento de acoplamento fêmea 300 é enrascado com um elemento de acoplamento fêmea correspondente, a câmara receptora do elemento de acoplamento 300 é dividida pela vedação energi35 zada por pressão 330 dentro da seção 316 que se encontra externa à vedação 330 e a seção 316' que é interna à vedação 330. Dependendo da pressão ambiente (que pode ser a cabeça hidrostática ou a pressão dos fluidos de poço dentro do revestimento de poço) e a pressão de fluido hidráulico dentro do sistema, a pressão na seção 316' pode ser maior ou menor do que a pressão na seção 316.

Se a pressão dentro da seção 316' excede aquela dentro da seção 316, a primeira seção 354 da vedação 330 será energizada por pressão pelo fluido hidráulico na cavidade 331 para fechar-se contra a seção de sonda do elemento de acoplamento macho. De modo oposto, se a pressão dentro da seção 316 for maior do que aquela dentro da seção 316', a água do mar ou os fluidos de poço podem vazar acima das vedações 328, 329 e/ou a vedação 340 e, com isto, penetrar na cavidade 331, energizará por pressão a seção 356 da vedação 330 para fechar-se mais firmemente contra a seção de sonda do elemento de acoplamento macho.

A vedação energizada por pressão 330 pode ser feita de qualquer material adequado. Em uma versão preferida particular, a vedação 330 é uma vedação metálica. Em outras versões, a vedação 330 é fabricada de um polímero natural ou sintético. Um plástico industrial, como por exemplo, um PEEK (poli-éter-éter-cetona) ou politetrafluoroetileno (PTFE; Teflon™) pode ser moldado e/ou usinado para fabricar a vedação 330. Em determinadas versões, a vedação 330 pode ser laminado ou de outro modo galvanizado com material anticorrosivo o que prolonga a vida útil da vedação 330 no ambiente submarino. Em uma versão preferida particular, a vedação 330 é uma vedação metálica laminada com ouro. O ouro é resistente à corrosão e relativamente macio. Um metal mais macio pode deformar sob pressão para conformar-se às irregularidades de superfície em uma superfície mais rígida oposta e, assim, prover uma vedação melhor.

A Figura 4 e 5 ilustram elementos de acoplamento compostos por uma vedação bidirecional energizada por pressão de acordo com uma segunda versão da invenção. Referindo-se à Figura 4A, um elemento de acoplamento hidráulico fêmea 400 composto geralmente por um corpo cilíndrico 410 com uma primeira extremidade 411 e uma segunda extremidade oposta 412. O flange 420 e o anel de retenção 421 podem ser providos próximo da extremidade 412 para facilitar a montagem do acoplamento 400 em uma placa de montagem ou semelhante. Pode ser provido um conector interno 414 na extremidade 412 para possibilitar que o acoplamento 400 seja conectado a uma linha de fluido hidráulico, acessório ou semelhante. Em algumas versões, o conector 414 pode ser rosqueado internamente e ser provida uma chave plana 422 sobre o corpo 210 para facilitar a retenção e a remoção do acoplamento 400 de um conector rosqueado correspondente (não ilustrado).

Um corpo de acoplamento 410 possui um furo central axial que forma a câmara receptora 416 próxima da primeira extremidade 411 e que provê uma via de fluido proveniente da câmara receptora 416 até o conector 414. A válvula de haste e prato 418 pode ser provida para bloquear o fluido hidráulico dentro do furo axial central e impedir que ele escape do elemento de acoplamento 400 quando ele é desengatado de um elemento de acoplamento macho correspondente. A válvula de haste e prato 418 pode ter um atuador de válvula 419 que é dimensionado e configurado para fazer contato com um atuador de válvula correspondente no elemento de acoplamento macho de tal modo que quando a seção de sonda do elemento de acoplamento macho está totalmente inserido na câmara receptora 416, o atuador 419 move a válvula de haste e prato de mola 418 para sua posição aberta e permitindo, assim, o fluxo de fluido hidráulico entre os dois elementos de acoplamento.

Referindo-se à Figura 4B, o furo axial central do elemento de acoplamento 400 que se encontra próximo da primeira extremidade 411 é composto por uma primeira seção contendo o primeiro diâmetro interno 432. Adjacente a esta primeira seção se encontra a segunda seção contendo um segundo diâmetro interno 434 que é menor do que o primeiro diâmetro interno 432. Adjacente a segunda seção se encontra uma terceira seção contendo o terceiro diâmetro interno 436 que é menor do que o segundo diâmetro interno 434. O primeiro ombro 435 se encontra entre a primeira seção e a segunda seção; o segundo ombro 437 se encontra entre a segunda seção e a terceira seção.

O retentor de vedação 424 é configurado para encontrar o primeiro ombro 435 e fica retido dentro do corpo 410 por uma porca de retenção rosqueada externamente 426. Um furo rosqueado internamente 425 pode ser provido para um parafuso de fixação (não mostrado) que pode ser usado para prender a porca de retenção 426 no lugar. A porção 433 do furo axial central pode ser rosqueado internamente para engatar a porca de retenção 426. Os furos de chave de ajuste 427 podem ser providos na extremidade externa da porca de retenção 426 para permitir o engate de uma ferramenta para retenção e remoção da porca de retenção 426. A extremidade (interna) oposta da porca de retenção 426 pode ter um ombro angulado 444 e a extremidade exterior do retentor de vedação pode ter um ombro angulado 442. Estes dois ombros angulados engatam os ombros correspondentes na vedação opcional 428 para prover um entre-encaixe tipo rabo de andorinha da vedação 428 dentro do elemento de acoplamento 400. Em determinadas versões, a vedação opcional 428 é uma vedação elastomérica e o inter-encaixe tipo rabo de andorinha impede a implosão da vedação 428 direcionada para dentro da câmara receptora 416 quando a seção de sonda de um elemento de acoplamento fêmea correspondente é retirada. A vedação 428 pode ser provida com uma arresta de vedação 446 para se encaixar na seção de sonda de um elemento macho e com o anel “oring” 429 em um sulco presente em sua circunferência externa que se fecha para vedar o retentor de vedação 424.

A extremidade interna de um retentor de vedação 424 - ou seja, a extremidade que encontra o ombro 435 - pode ter uma ranhura anular 438 para retenção da vedação com anel “oring” 440. A vedação com anel “oring” 440 se fecha entre o retentor de vedação 424 e o corpo 410 do elemento de acoplamento 400.

A vedação energizada por pressão 470 possui geralmente um formato de E em se ção transversal, mas, ao contrário das vedações em forma de C energizadas por pressão do estado da técnica (vide Figura 1), ela é orientada para dentro do corpo 410 de modo que a abertura em “E” fica voltada para o eixo central A da câmara receptora 416.

A vedação energizada por pressão 470 é dimensionada e configurada para ficar retida no ombro 437 do corpo 410 pela extremidade interna do retentor de vedação 424. A vedação 470 pode ser dimensionada de tal forma que as superfícies internas da vedação 470 projetam-se levemente para o interior da câmara receptora 416, a fim de prover um leve ajuste por interferência com a parede cilíndrica exterior da seção de sonda de um elemento de acoplamento macho inserido dentro da câmara receptora 416.

A vedação energizada por pressão 470 é composta pela primeira seção curvada 472 e a segunda seção curvada 474 que estão conectadas pela contra-seção 476 para definir a cavidade interna 478. A segunda seção curvada 474 pode ser uma imagem de espelho da primeira seção curvada 472.

Será observado por aqueles que são técnicos na arte que quando o elemento de acoplamento fêmea 400 é enrascado com um elemento de acoplamento fêmea correspondente, a câmara receptora do elemento de acoplamento 400 é dividida pela vedação energizada por pressão 470 dentro da seção 416 que se encontra externa à vedação 470 e a seção 416' que é interna à vedação 470. Dependendo da pressão ambiente (que pode ser a cabeça hidrostática ou a pressão dos fluidos de poço dentro do revestimento de poço) e a pressão de fluido hidráulico dentro do sistema, a pressão na seção 416' pode ser maior ou menor do que a pressão na seção 416.

Se a pressão dentro da seção 416' excede aquela dentro da seção 416, a primeira seção 472 da vedação 470 será energizada por pressão pelo fluido hidráulico na cavidade 478 para fechar-se contra a seção de sonda do elemento de acoplamento macho. De modo oposto, se a pressão dentro da seção 416 for maior do que aquela dentro da seção 416', a água do mar ou os fluidos de poço podem vazar acima das vedações 428, 429 e/ou a vedação 440 e, com isto, penetrar na cavidade 478, energizará por pressão a seção 474 da vedação 470 para fechar-se mais firmemente contra a seção de sonda do elemento de acoplamento macho.

A pressão de fluido dentro da cavidade interna 478 também atuará para impulsionar a contra-seção curvada 476 contra a parede circunferencial 480 do furo axial central. Na medida em que a contra-seção 476 se move em uma direção radialmente externa em direção à parede 480, isto faz com que a primeira seção curvada 472 e a segunda seção curvada 474 girem levemente e, aumentando, assim, a pressão de vedação da vedação 470 contra o ombro 437 e a extremidade interna do retentor de vedação 424 - a extremidade que encontra o ombro 435 do furo axial central. Este rotação pode atuar também para aumentar a eficácia de vedação da vedação 470 em relação à superfície da superfície de sonda cilín15 drica de um elemento de acoplamento macho assentado dentro da câmara receptora 416.

A vedação energizada por pressão 470 pode ser feita de qualquer material adequado. Em uma versão preferida particular, a vedação 470 é uma vedação metálica. Em outras versões, a vedação 470 é fabricada de um polímero natural ou sintético. Um plástico industrial, como por exemplo, um PEEK (poli-éter-éter-cetona) ou politetrafluoroetileno (PTFE; Teflon™) pode ser moldado e/ou usinado para fabricar a vedação 470. Em determinadas versões, a vedação 470 pode ser laminado ou de outro modo galvanizado com material anticorrosivo o que prolonga a vida útil da vedação 470 no ambiente submarino. Em uma versão preferida particular, a vedação 4700 é uma vedação metálica laminada com ouro. O ouro é resistente à corrosão e relativamente macio. Um metal mais macio pode deformar sob pressão para conformar-se às irregularidades de superfície em uma superfície mais rígida oposta e, assim, prover uma vedação melhor.

A Figura 5A ilustra uma versão composta por um cartucho de vedação. Um elemento de acoplamento hidráulico fêmea 500 composto por um corpo cilíndrico 510 contendo uma primeira extremidade 511 e uma segunda extremidade oposta 512. O flange 520 e o anel retentor 521 podem ser providos próximos à extremidade 512 para facilitar a montagem do acoplamento 500 em uma placa de montagem ou semelhante. Pode ser provido um conector interno 514 na extremidade 512 para possibilitar que o acoplamento 300 seja conectado a uma linha de fluido hidráulico, acessório ou semelhante. Em algumas versões, o conector 514 pode ser rosqueado internamente e ser provida uma chave plana 522 sobre o corpo 510 para facilitar a retenção e a remoção do acoplamento 500 de um conector rosqueado correspondente (não ilustrado).

Um corpo de acoplamento 510 com um furo axial central que forma a câmara receptora 516 próxima da primeira extremidade 511 e que provê uma via de fluido da câmara receptora 516 para o conector 514. Uma válvula de haste e prato opcional 518 pode ser provida para obturar o fluido hidráulico dentro do furo axial central e impedir que ele escape do elemento de acoplamento 500 quando ele está desengatado de um elemento de acoplamento macho correspondente. A válvula de haste e prato 518 pode ter um atuador de válvula 519 que é dimensionado e configurado para fazer contato com um atuador de válvula correspondente no elemento de acoplamento macho, de tal forma que quando a seção de sonda do elemento de acoplamento macho está totalmente inserida na câmara receptora 516, o atuador 519 move a válvula de haste e prato de mola 518 para sua posição aberta e, com isto, permitindo o fluxo de fluido hidráulico entre os dois elementos de acoplamento.

Referindo-se agora à Figura 5B, o furo axial central do elemento de acoplamento 500 próximo da primeira extremidade 511 é composto por uma primeira seção tendo um primeiro diâmetro interno 532. Adjacente a esta primeira seção se encontra uma segunda seção com um segundo diâmetro interno 534 que é menor do que o primeiro diâmetro inter no 532. Adjacente a segunda seção se encontra uma segunda seção com um terceiro diâmetro interno 536 que é menor do que o segundo diâmetro interno 534. O primeiro ombro 535 se encontra entre a primeira seção e a segunda seção; o segundo ombro 537 se encontra entre a segunda seção e a terceira seção.

O cartucho de vedação 50 inclui um invólucro 561 e um suporte de vedação 575. O invólucro é normalmente um corpo em forma de anel com um diâmetro externo 366 que pode ser rosqueado para se engatar com o elemento de acoplamento fêmea. O invólucro possui uma primeira extremidade 568, uma segunda extremidade 564, um primeiro diâmetro interno maior 563, um segundo diâmetro interno menor 562 e um ombro interno 576 existente entre o primeiro e o segundo diâmetros internos. O invólucro também possui ombro négativo ou em ângulo reverso 584 que se estende radialmente para dentro do ombro interno 576. Os furos 565 se encontram na primeira extremidade do invólucro, e uma chave de boca ou outra ferramenta pode ser inserida nos furos para girar o invólucro e engatá-lo ou desengatá-lo do elemento fêmea.

O suporte de vedação 575 geralmente é uma camisa em forma de anel, parte do qual se engata ou se encaixa pelo menos parcialmente no invólucro 561. O suporte de vedação possui uma primeira extremidade 577 que se encaixa no invólucro, uma segunda extremidade 578, um primeiro diâmetro externo maior 599, um segundo diâmetro externo menor 569, um primeiro diâmetro interno maior 586 e um segundo diâmetro interno menor 567. O suporte de vedação pode ter um ombro negativo ou em ângulo reverso 583 entre o primeiro diâmetro interno maior e o segundo diâmetro interno menor. O suporte de vedação também pode incluir um ombro externo 587 entre o primeiro diâmetro externo maior e o segundo diâmetro externo menor.

A primeira extremidade do suporte de vedação desliza para dentro do primeiro diâmetro interno maior 563 do invólucro. É possível existir pouco ou nenhum espaço livre entre o segundo diâmetro externo menor do suporte de vedação e o diâmetro interno do invólucro, ou haver um leve ajuste por interferência. Quando a primeira extremidade do suporte de vedação está totalmente inserida no invólucro, a primeira extremidade 577 encontra o nível interno 576 do invólucro, e a segunda extremidade 564 do invólucro encontra o ombro externo 587 do suporte de vedação.

No elemento de acoplamento fêmea apresentado nas Figuras 5A e 5B, a vedação 572 é um anel “oring” elastomérico em uma ranhura em uma extremidade 578 do suporte de vedação 575. Adicionalmente, o retentor de vedação prende a cápsula elastomérica 581 entre os ombros angulados reversos 583 e 584 o que impede a vedação de implodir dentro do furo central. A vedação 581 possui uma seção transversal em rabo de andorinha, e possui um entre-encaixe tipo rabo de andorinha entre os ombros angulados reversos. O diâmetro interno da vedação 581 possui projeções 585, 588 que se estendem mais além para den tro do furo central do que os diâmetros internos menores do invólucro ou do suporte de vedação, a fim de se encaixar radialmente com o elemento macho quando a seção de sonda do elemento macho está dentro da câmara receptora. Os anéis “oring” 582, 589 estão posicionados ao redor do diâmetro externo da vedação 581.

A vedação energizada por pressão 570 possui geralmente um formato de E em seção transversal, mas, ao contrário das vedações em forma de C energizadas por pressão do estado da técnica (vide Figura 1), ela é orientada para dentro do corpo 510 de modo que a abertura em “E” fica voltada para o eixo central A da câmara receptora 516.

A vedação energizada por pressão 570 é dimensionada e configurada para ficar retida no ombro 537 do corpo 510 pela extremidade interna do retentor de vedação 324. A vedação 570 pode ser dimensionada de tal forma que as superfícies internas da vedação 570 projetam-se levemente para o interior da câmara receptora 516 a fim de prover um leve ajuste por interferência com a parede cilíndrica exterior da seção de sonda de um elemento de acoplamento macho inserido dentro da câmara receptora 516.

A vedação energizada por pressão 570 composta pela primeira seção curvada 572 e a segunda seção curvada 574 que estão conectadas pela contra-seção 576 para definir a cavidade interna 579. A segunda seção curvada 574 pode ser uma imagem de espelho da primeira seção curvada 572.

Será observado por aqueles que são técnicos na arte que quando o elemento de acoplamento fêmea 500 é enroscado com um elemento de acoplamento fêmea correspondente, a câmara receptora do elemento de acoplamento 500 é dividida pela vedação energizada por pressão 570 dentro da seção 516 que se encontra externa à vedação 570 e a seção 516' que é interna à vedação 570. Dependendo da pressão ambiente (que pode ser a cabeça hidrostática ou a pressão dos fluidos de poço dentro do revestimento de poço) e a pressão de fluido hidráulico dentro do sistema, a pressão na seção 516' pode ser maior ou menor do que a pressão na seção 516.

Se a pressão dentro da seção 516 excede aquela dentro da seção 516, a primeira seção 572 da vedação 570 será energizada por pressão pelo fluido hidráulico na cavidade 579 para fechar-se contra a seção de sonda do elemento de acoplamento macho. De modo oposto, se a pressão dentro da seção 516 for maior do que aquela dentro da seção 516', a água do mar ou os fluidos de poço podem vazar acima das vedações 528, 529 e/ou a vedação 540 e, com isto, penetrar na cavidade 579, energizará por pressão a seção 574 da vedação 570 para fechar-se mais firmemente contra a seção de sonda do elemento de acoplamento macho.

A pressão de fluido dentro da cavidade interna 579 também atuará para impulsionar a contra-seção curvada 576 contra a parede circunferencial 580 do furo axial central. Na medida em que a contra-seção 576 se move em uma direção radialmente externa em dire ção à parede 580, isto faz com que a primeira seção curvada 572 e a segunda seção curvada 574 gire levemente e, aumentando, assim, a pressão de vedação da vedação 570 contra o ombro 537 e a extremidade interna do suporte de vedação 575 - a extremidade que encontra o ombro 535 do furo axial central. Este rotação pode atuar também para aumentar a eficácia de vedação da vedação 570 em relação à superfície da superfície de sonda cilíndrica de um elemento de acoplamento macho assentado dentro da câmara receptora 516.

A vedação energizada por pressão 570 pode ser feita de qualquer material adequado. Em uma versão preferida particular, a vedação 570 é uma vedação metálica. Em outras versões, a vedação 570 é fabricada de um polímero natural ou sintético. Um plástico industrial, como por exemplo, um PEEK (poli-éter-éter-cetona) ou politetrafluoroetileno (PTFE; Teflon™) pode ser moldado e/ou usinado para fabricar a vedação 570. Em determinadas versões, a vedação 570 pode ser laminado ou de outro modo galvanizado com material anticorrosivo o que prolonga a vida útil da vedação 570 no ambiente submarino. Em uma versão preferida particular, a vedação 570 é uma vedação metálica laminada com ouro. O ouro é resistente à corrosão e relativamente macio. Um metal mais macio pode deformar sob pressão para conformar-se às irregularidades de superfície em uma superfície mais rígida oposta e, assim, prover uma vedação melhor.

Embora a invenção tenha sido descrita detalhadamente com base em algumas versões preferidas, existem variações e modificações dentro do escopo e do espírito da invenção, como descritas e definidas nas reivindicações a seguir.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea (200, 300, 400, 500), compreendendo:

(a) um corpo (210, 310, 410, 510) contendo um primeiro furo longitudinal (232),

CARACTERIZADO por:

o primeiro furo (232) possuir primeiro e segundo ombros circunferenciais (244, 235, 335, 435, 535) adjacentes nele;

(b) um retentor (224, 324, 424, 524) adaptado para ser inserido dentro de uma primeira extremidade do primeiro furo longitudinal (232) e assentar-se sobre o primeiro ombro (235, 335, 435, 535), o retentor (224, 324, 424, 524) contendo um segundo furo longitudinal (216, 316, 416, 516);

(c) uma vedação de sonda anular (230, 330, 470, 570) com uma seção transversal geralmente em forma de C dentro do primeiro furo longitudinal (232) interposta entre o segundo ombro (237, 337, 437, 537) e o retentor (224, 324, 424, 524) mediante a inserção do retentor (224, 324, 424, 524) dentro do primeiro furo longitudinal (232), e orientado de tal modo que a abertura na vedação (230, 330, 470, 570) em forma de C fica voltada para o eixo longitudinal do primeiro furo (216, 316, 416, 516), a vedação (230, 330, 470, 570) compreendendo uma primeira seção curvada (254, 354, 472, 572) e uma segunda seção curvada oposta, de forma que quando a seção de sonda de um elemento de acoplamento hidráulico macho é inserido no elemento de acoplamento hidráulico fêmea (200, 300, 400, 500) e entra em contato com a vedação de sonda (230, 330, 470, 570), a primeira seção curvada (254, 354, 472, 572) da vedação de sonda (230, 330, 470, 570) é energizada por pressão, se a pressão de fluido dentro do acoplamento exceder a pressão ambiente, e a segunda seção curvada (256, 356, 474, 574) da vedação de sonda (230, 330, 470, 570) é energizada por pressão, se a pressão ambiente exceder a pressão de fluido dentro do acoplamento.
2. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea (200, 300, 400, 500), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a vedação de sonda anular (230, 330, 470, 570) é uma vedação metálica.
3. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea (200, 300, 400, 500), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a vedação de sonda anular (230, 330, 470, 570) é uma vedação metálica laminada.
4. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea (200, 300, 400, 500), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a vedação de sonda anular (230, 330, 470, 570) é uma vedação metálica laminada a ouro.
5. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea (200, 300, 400, 500), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a vedação de sonda anular (230, 330, 470, 570) é composta por um polímero moldado.

Petição 870190127124, de 02/12/2019, pág. 7/16
6. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea (200, 300, 400, 500), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a vedação de sonda anular (230, 330, 470, 570) é composta por um plástico industrial usinado.
7. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea (200, 300, 400, 500), de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o plástico industrial é composto por poli-éter-éter-cetona (PEEK).
8. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea (200, 300, 400, 500), de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o plástico industrial é composto por politetrafluoroetileno (PTFE).
9. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea (200, 300, 400, 500), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda uma porção rosqueada no primeiro furo longitudinal (216, 316, 416, 516) e uma porca de retenção (226) rosqueada externamente, contendo uma abertura axial central e configurada para engatar a porção rosqueada (233) do primeiro furo longitudinal (232) e reter o retentor (224, 324, 424, 524) no ombro (235, 335, 435, 535).
10. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea (200, 300, 400, 500), de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda uma vedação anular (228, 328, 381, 428, 581) interposta entre a porca de retenção (226) e o retentor (224, 324, 424, 524).
11. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea (200, 300, 400, 500), compreendendo:

(a) um corpo (210, 310, 410, 510) contendo um primeiro furo longitudinal (232),

CARACTERIZADO por:

o primeiro furo (232) possuir primeiro e segundo ombros circunferenciais adjacentes nele;

(b) um retentor (224, 324, 424, 524) adaptado para ser inserido dentro de uma primeira extremidade do primeiro furo longitudinal (216, 316, 416, 516) e assentar-se sobre o primeiro ombro (235, 335, 435, 535), o retentor (224, 324, 424, 524) contendo um segundo furo longitudinal (216, 316, 416, 516);

(c) uma vedação de sonda anular (230, 330, 470, 570) com uma primeira seção curvada (254, 354, 472, 572), uma segunda seção curvada oposta e uma contra-seção curvada unindo a primeira seção curvada (254, 354, 472, 572) e a segunda seção curvada (256, 356, 474, 574), a vedação (230, 330, 470, 570) situada dentro do primeiro furo longitudinal (232) interposto entre o segundo ombro (235, 335, 435, 535) e o retentor (224, 324, 424, 524) mediante a inserção do retentor (224, 324, 424, 524) dentro do primeiro furo longitudinal (232) e orientado de tal forma que uma abertura na vedação (230, 330, 470, 570) entre a primeira seção curvada (254, 354, 472, 572) e a segunda seção curvada (256, 356,

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474, 574), e a contra-seção oposta fica voltada para o eixo longitudinal do primeiro furo (216, 316, 416, 516), a vedação (230, 330, 470, 570) estando configurada de modo que quando a seção de sonda de um elemento de acoplamento hidráulico macho é inserida no elemento de acoplamento hidráulico fêmea (200, 300, 400, 500) e entra em contato com a vedação de sonda (230, 330, 470, 570), a primeira seção curvada (254, 354, 472, 572) da vedação de sonda (230, 330, 470, 570) é energizada por pressão, se a pressão de fluido dentro do acoplamento exceder a pressão ambiente, a segunda seção curvada (256, 356, 474, 574) da vedação de sonda (230, 330, 470, 570) é energizada por pressão, se a pressão ambiente exceder a pressão de fluido dentro do acoplamento, e pelo menos uma das seções curvadas se mova sobre um eixo anular quando a pressão de fluido dentro da vedação (230, 330, 470, 570) faz com que a contra-seção curvada se mova em uma direção radial para além do eixo central do furo longitudinal (216, 316, 416, 516).
12. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea (200, 300, 400, 500), de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a vedação de sonda anular (230, 330, 470, 570) é uma vedação metálica.
13. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea (200, 300, 400, 500), de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que a vedação de sonda anular (230, 330, 470, 570) é uma vedação metálica laminada.
14. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea (200, 300, 400, 500), de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a vedação de sonda anular (230, 330, 470, 570) é uma vedação metálica laminada a ouro.
15. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea (200, 300, 400, 500), de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a vedação de sonda anular (230, 330, 470, 570) é composta por um polímero moldado.
16. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea (200, 300, 400, 500), de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a vedação de sonda anular (230, 330, 470, 570) é composta por um plástico industrial usinado.
17. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea (200, 300, 400, 500), de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que o plástico industrial é composto por poli-éter-éter-cetona (PEEK).
18. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea (200, 300, 400, 500), de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que o plástico industrial é composto por politetrafluoroetileno (PTFE).
19. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea (200, 300, 400, 500), de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda uma porção rosqueada (233) em um primeiro furo longitudinal (232) e uma porca de retenção (226) rosqueada externamente, contendo uma abertura axial central e configurada para engatar a porção

Petição 870190127124, de 02/12/2019, pág. 9/16 rosqueada (233) do primeiro furo longitudinal (232) e reter o retentor (224, 324, 424, 524) no ombro (235, 335, 435, 535).
20. Elemento de acoplamento hidráulico fêmea (200, 300, 400, 500), de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda uma vedação 5 anular (228, 328, 381, 428, 581) interposta entre a porca de retenção (226) e o retentor (224, 324, 424, 524).