ES2314207T3 - Dispositivo para conectar conducciones para liquidos de menera que se permite movimiento relativo, que comprende un aparato de pretensado de modo que se puede proporcionar un intersticio constante de estanqueidad. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para acoplar conducciones que conducen fluido a presión, de manera que se permite movimiento relativo entre dos partes de acoplamiento (1, 2) que llevan respectivos extremos de acoplamiento de las conducciones, con posibilidad para un ensayo a presión de las uniones estancas primarias antes del funcionamiento, en el que una primera de las partes de acoplamiento (1) comprende un núcleo central estacionario dotado de un orificio longitudinal (60) y de un paso radial (61) con conexión de fluido con el orificio longitudinal (60), cuyo paso radial (61) tiene conexión de fluido con un paso anular (62) formado en una segunda de las partes de acoplamiento (2) que tiene forma anular y se puede desplazar rotativamente con relación a la primera parte de acoplamiento (1), comprendiendo además el dispositivo un anillo de cojinete (3) que es estacionario con relación a la primera parte de acoplamiento (1) y que está dispuesto axialmente entre la segunda parte de acoplamiento (2) y un anillo compensador (4), en el que superficies axiales entre la primera parte de acoplamiento (1) y la segunda parte de acoplamiento (2) y entre la segunda parte de acoplamiento (2) y el anillo de cojinete (3), respectivamente, comprenden uniones estancas primarias (22, 23), hidráulicas y dinámicas, y uniones estancas secundarias (24, 25), hidráulicas y dinámicas, caracterizado porque el dispositivo está equipado con uniones estancas de ensayo (20, 21), hidráulicas y dinámicas, en ambos lados axialmente opuestos de la segunda parte de acoplamiento (2), está dispuesto para pretensar axialmente la segunda parte de acoplamiento (2) por medio de al menos un muelle (15) y comprende orificios (50-51) cuya construcción permite el suministro de un fluido compensador a las uniones estancas dinámicas (20-25) y a un intersticio compensador (70) dispuesto entre el anillo de cojinete (3) y el anillo compensador (4), de manera que un intersticio constante de estanqueidad puede ser dotado de fluido de pretensado y compensador para todas las presiones del fluido.
Description
Dispositivo para conectar conducciones para
líquidos de manera que se permite movimiento relativo, que comprende
un aparato de pretensado de modo que se puede proporcionar un
intersticio constante de estanqueidad.
La presente invención se refiere a un
dispositivo para conectar conducciones que transportan fluidos
("pipelines") entre dos unidades o partes que se pueden
desplazar entre sí. Se requieren dichos dispositivos de conexión
para transferir fluido desde lugares de producción submarinos,
mediante un tubo de subida hasta un buque de prospección o
producción submarina, teniendo como requisito por ello que el buque
pueda girar libremente dependiendo de las condiciones climáticas y
el viento, independientemente del tubo de subida y de las
instalaciones submarinas. La capacidad para girar del dispositivo
de conexión es particularmente beneficiosa, porque no se imponen
limitaciones sobre el buque. Otras alternativas pueden ser la
utilización de conducciones flexibles en dispositivos adecuados,
por ejemplo en una cadena deslizante, pero dicho dispositivo hace
que existan limitaciones en lo que se refiere a la rotación máxima,
típicamente \pm 270º.
Dichos dispositivos de conexión conllevan
requisitos estrictos en cuanto a las uniones estancas dinámicas,
que facilitan estanqueidad contra fugas de petróleo o gas al
entorno, ya que de otro modo esto puede dar potencialmente como
resultado daño a la salud, al entorno y a los objetos de valor, y en
cualquier caso, el proceso se tiene que interrumpir mientras se
emprenden reparaciones. Habitualmente, dichas conexiones son grandes
construcciones con tolerancias estrechas. Los errores durante el
montaje y las duras condiciones operativas para las uniones
estancas dinámicas, tales como variaciones del intersticio de
estanqueidad, pueden dar como resultado daños en el material de
estanqueidad y la pérdida de capacidad de estanqueidad.
A efectos de aumentar la vida útil de dichas
uniones estancas y aumentar la seguridad del proceso, es crucial
que las condiciones de funcionamiento para las uniones estancas
dinámicas sean lo más eficaces y constantes que sea posible.
Se conocen varios dispositivos rotativos para
conectar fluidos, por ejemplo, tal como el que es evidente a partir
de la solicitud de patente NO 964616. Lo que es común para los
dispositivos conocidos es que en las uniones estancas dinámicas se
presentan variaciones en el intersticio contra el que se han de unir
de forma estanca. Debido a la presión interna en los dispositivos
de conexión durante el funcionamiento, el intersticio de
estanqueidad entre los anillos que se pueden desplazar entre sí
aumentará y empeorará las condiciones para las uniones estancas.
Con grandes variaciones repetidas de la presión interna, el
intersticio de estanqueidad cambiará continuamente. Esto desgastará
las uniones estancas con el paso del tiempo, lo que dará finalmente
como resultado fallos y, en el peor de los casos, fugas.
Además, los dispositivos de conexión de fluido
de la técnica anterior comprenden un gran número de anillos,
incluso para conexiones de un orificio, lo que da como resultado
dispositivos caros.
El objetivo de la presente invención es dar a
conocer una construcción mejorada en la que se eviten, en esencia,
las desventajas anteriormente mencionadas.
En particular, la invención tiene por objetivo
mejorar un dispositivo, del tipo descrito en el documento WO
99/49177-A1, para acoplar conducciones
("pipelines") que conducen fluido a presión, de manera que se
permite movimiento relativo entre dos partes de acoplamiento que
llevan extremos de acoplamiento respectivos de las conducciones,
con posibilidad para un ensayo a presión de uniones estancas
primarias antes de su puesta en marcha, en el que una primera de
las partes de acoplamiento comprende un núcleo central estacionario
dotado de un orificio longitudinal y de un paso radial con conexión
de fluido al orificio longitudinal, cuyo paso radial que tiene
conexión de fluido con un paso en anillo formado en una segunda de
las partes de acoplamiento que tiene forma de anillo y se puede
desplazar rotativamente con relación a la primera parte de
acoplamiento, comprendiendo además el dispositivo un anillo de
cojinete que es estacionario con relación a la primera parte de
acoplamiento y que está dispuesto axialmente entre la segunda parte
de acoplamiento y un anillo compensador, en el que superficies
axiales entre la primera parte de acoplamiento y la segunda parte de
acoplamiento y entre la segunda parte de acoplamiento y el anillo
de cojinete, respectivamente, comprenden uniones estancas
primarias, hidráulicas y dinámicas, y uniones estancas secundarias,
hidráulicas y dinámicas.
Según la invención, dicho dispositivo está
equipado con uniones estancas de ensayo, hidráulicas y dinámicas,
por ambos lados axialmente opuestos de la segunda parte de
acoplamiento, está dispuesto para pretensar axialmente la segunda
parte de acoplamiento por medio de al menos un muelle y comprende
orificios cuya construcción permite el suministro de un fluido
compensador a las uniones estancas dinámicas y a un intersticio
compensador dispuesto entre el anillo de cojinete y el anillo
compensador, de manera que un intersticio constante de estanqueidad
puede ser dotado de fluido de pretensado y compensador para todas
las presiones del fluido.
En el dispositivo elástico de la invención, que
comprende típicamente varios muelles de disco, pretensa el
conjunto, lo que proporciona una presión constante sobre las uniones
estancas dinámicas cuando la conexión no está en servicio. Cuando
el dispositivo de conexión de fluido está en funcionamiento y bajo
la influencia de la presión del proceso, se introduce fluido de
compensación a presión en el intersticio para equilibrar la presión
interna del proceso, de manera que la presión sobre las uniones
estancas permanece constante, independientemente de si el
dispositivo de conexión está en funcionamiento o no. Se pueden
manipular las variaciones de la presión del proceso, y se puede
regular la presión de suministro del fluido de compensación según la
presión del proceso. El intersticio entre los anillos que se pueden
desplazar entre sí permanecerá entonces constante y se minimizará
el desgaste de las uniones estancas. El número de uniones estancas
se minimiza también con respecto a la viabilidad y los costes de
producción.
Se hace referencia al dibujo de la figura 1, que
muestra el dispositivo de conexión.
El dispositivo de conexión de fluido comprende
un núcleo (1) que tiene un orificio (60) en la dirección
longitudinal, que está en conexión con un orificio radial (61). Un
anillo de salida (2), que tiene un paso anular (62), está conectado
al núcleo (1) de manera que se permite movimiento relativo. Un
cojinete superior y uno inferior (10), (11) proporcionan un apoyo
de bajo rozamiento al anillo de salida (2).
En el núcleo (1), una ranura está dispuesta para
uniones estancas dinámicas; la unión estanca de ensayo (21), la
unión estanca primaria (23) y la unión estanca secundaria (25),
dispuestas radialmente entre el núcleo (1) y el anillo de salida
(2). Además, uniones estancas (32), (33) están dispuestas alrededor
del cojinete (11) para lograr estanqueidad frente a las sustancias
contaminantes del entorno, y para mantener el lubricante en el
cojinete (11).
El anillo de cojinete (3) está montado sobre el
anillo de salida (2). Este es estacionario con respecto al núcleo
(1). El anillo de cojinete (3) tiene una ranura para las uniones
estancas dinámicas; la unión estanca de ensayo (20), la unión
estanca primaria (22) y la unión estanca secundaria (24), dispuestas
entre el anillo de salida (2) y el anillo de cojinete (3). Además,
el anillo de cojinete está dotado de orificios para varios rellenos
elásticos (15). Los rellenos elásticos (15) están situados
axialmente y están pretensados mediante un perno de ajuste (16).
Estos rellenos elásticos proporcionan una presión axial constante
entre el anillo de cojinete (3) y el anillo de salida (2), y entre
el anillo de salida (2) y el núcleo (1).
De modo similar a la disposición para el anillo
inferior de cojinete (11), unas uniones estancas (30), (31) están
dispuestas con el anillo de cojinete (10), una a cada lado.
Un anillo compensador (4) está dispuesto sobre
el anillo de cojinete (3). El anillo compensador es estacionario
también con respecto al núcleo (1). El anillo compensador (4) está
dotado de ranuras para el perno de ajuste (16), que proporciona
pretensado al relleno elástico (15).
En el anillo de salida (2), está dispuesto un
orificio horizontal (50) que tiene una conexión vertical con la
abertura radial entre la unión estanca de ensayo (20) y la unión
estanca primaria (22). Al añadir líquido o gas a presión en dicha
abertura antes de la transferencia de fluido del proceso entre el
núcleo (1) y el anillo de salida (2), la unión estanca primaria
(22) se puede ensayar con respecto a si es estanca o no. Una
disposición similar con un orificio está dispuesta en la parte
inferior del anillo de salida (2) para un ensayo de la unión
estanca primaria (23).
La unión estanca de ensayo (20) (-21-) está
situada con la "parte posterior" hacia el fluido del proceso,
permitiendo mantener cierta presión de ensayo entre la unión estanca
de ensayo (20) (-21-) y la unión estanca primaria (22) (-23-).
El orificio (50) tiene además una conexión
vertical (51) al intersticio compensador (70) entre el anillo de
cojinete (3) y el anillo compensador (4), entre las uniones estancas
(41) y (43). Suministrando un fluido compensador a presión al
intersticio compensador, para compensar la presión interna aumentada
del fluido del proceso y ayudar al relleno elástico, el intersticio
axial entre el anillo de salida (2) y el núcleo (1), y el
intersticio axial entre el anillo de salida (2) y el anillo de
cojinete (3), se pueden mantener constantes durante su
funcionamiento, incluso para una gran presión del proceso. De esta
manera, se optimizan las condiciones de funcionamiento de las
uniones estancas dinámicas (22), (23), (24), (25).
El intersticio compensador entre el anillo de
cojinete (3) y el anillo compensador (4) tiene una barrera doble
con los pares de aros de estanqueidad (41), (42) y (43), (44), para
evitar fugas del fluido compensador al entorno. Además, una unión
estanca (40) entre el anillo de cojinete (3) y el núcleo (1) está
dispuesta para evitar fugas del fluido compensador al fluido del
proceso. La unión estanca (40) dificultará también fugas del fluido
del proceso al intersticio compensador (70).
Además, unas ranuras están dispuestas para las
uniones estancas estáticas (43), (44) entre el anillo de cojinete
(3) y el anillo compensador (4), y para las uniones estancas
estáticas (41), (42) entre el núcleo (1) y el anillo compensador
(4). Las uniones estancas estáticas están dispuestas para dificultar
que el fluido del proceso llegue al entorno.
Claims (6)
1. Dispositivo para acoplar conducciones que
conducen fluido a presión, de manera que se permite movimiento
relativo entre dos partes de acoplamiento (1, 2) que llevan
respectivos extremos de acoplamiento de las conducciones, con
posibilidad para un ensayo a presión de las uniones estancas
primarias antes del funcionamiento, en el que una primera de las
partes de acoplamiento (1) comprende un núcleo central estacionario
dotado de un orificio longitudinal (60) y de un paso radial (61)
con conexión de fluido con el orificio longitudinal (60), cuyo paso
radial (61) tiene conexión de fluido con un paso anular (62) formado
en una segunda de las partes de acoplamiento (2) que tiene forma
anular y se puede desplazar rotativamente con relación a la primera
parte de acoplamiento (1), comprendiendo además el dispositivo un
anillo de cojinete (3) que es estacionario con relación a la
primera parte de acoplamiento (1) y que está dispuesto axialmente
entre la segunda parte de acoplamiento (2) y un anillo compensador
(4), en el que superficies axiales entre la primera parte de
acoplamiento (1) y la segunda parte de acoplamiento (2) y entre la
segunda parte de acoplamiento (2) y el anillo de cojinete (3),
respectivamente, comprenden uniones estancas primarias (22, 23),
hidráulicas y dinámicas, y uniones estancas secundarias (24, 25),
hidráulicas y dinámicas, caracterizado porque el dispositivo
está equipado con uniones estancas de ensayo (20, 21), hidráulicas
y dinámicas, en ambos lados axialmente opuestos de la segunda parte
de acoplamiento (2), está dispuesto para pretensar axialmente la
segunda parte de acoplamiento (2) por medio de al menos un muelle
(15) y comprende orificios (50-51) cuya construcción
permite el suministro de un fluido compensador a las uniones
estancas dinámicas (20-25) y a un intersticio
compensador (70) dispuesto entre el anillo de cojinete (3) y el
anillo compensador (4), de manera que un intersticio constante de
estanqueidad puede ser dotado de fluido de pretensado y compensador
para todas las presiones del fluido.
2. Dispositivo, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el tensado mediante
muelle del anillo de cojinete (3) es proporcionado por varios
muelles (15) dispuestos concéntricamente con respecto al núcleo
central (1).
3. Dispositivo, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el tensado mediante
muelle del anillo de cojinete (3) es proporcionado por un único
muelle de diámetro mayor que el núcleo central (1).
4. Dispositivo, según la reivindicación 1 ó
2,
caracterizado porque los muelles
comprenden varios muelles de disco.
5. Dispositivo, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el fluido
compensador se suministra desde una fuente externa o desde fluido a
presión del proceso.
6. Dispositivo, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
pretensado es ajustable.
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