PT1974124E - Recuperaã†o de fluido - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "RECUPERAÇÃO DE FLUIDO" A presente invenção refere-se a um dispositivo para a expansão e/ou esvaziamento de partes de chumbadouros, em especial de chumbadouros de rocha, do género de chumbadouros de tubo de fricção ou chumbadouros de tubo de fricção expansível, com as características do conceito genérico da reivindicação 1.

Além disso, a presente invenção refere-se a um processo para o esvaziamento de partes de chumbadouros, em especial de chumbadouros de rocha, do género de chumbadouros de tubo de fricção ou chumbadouros de tubo de fricção expansível, com as características do conceito genérico da reivindicação 8.

Para além disso, a presente invenção refere-se a um processo para a colocação de chumbadouros, em especial de chumbadouros de rocha, do género de chumbadouros de tubo de fricção ou chumbadouros de tubo de fricção expansível, com as características do conceito genérico da reivindicação 16. É conhecido que se utilizam chumbadouros com partes expansíveis para fixar ou segurar rochas e fundos, por exemplo, na construção de túneis ou para a fixação de encostas, num furo de sondagem. Tais chumbadouros, em especial chumbadouros de tubo de fricção ou chumbadouros de tubo de fricção expansível, são conhecidos sob a designação "Swellex" (fabricante Atlas Copco MAI GmbH). Como partes expansíveis, estes chumbadouros apresentam, em especial, cavilhas de ancoragem expansíveis, cuja 1 superfície exterior, na condição de expandida, encosta à parede do furo de sondagem e fixa assim o chumbadouro no furo de sondagem. A expansão das cavilhas pode verificar-se com água, que é introduzida na cavilha de ancoragem com pressão, por meio de uma bomba, através de um adaptador amovível.

Os chumbadouros com partes expansíveis para fixar ou segurar rochas e fundos são igualmente conhecidos a partir dos documentos WO 2005/047650 A, DE 2749068 Al, EP 0016742 AI e US 3.837.258 A. O documento WO 2005/047650 A é encarado como o estado da técnica mais elevado e divulga um dispositivo de acordo com o conceito genérico da reivindicação 1. O ar comprimido na cavilha de ancoragem, após a introdução com pressão da substância a expandir, em especial de água, leva a que a água, após a remoção do adaptador, seja novamente expelida para fora da cavilha de ancoragem. No entanto, comprovou-se como desvantajoso que a água volte a sair da cavilha de ancoragem de forma não controlada e apenas parcialmente. Uma certa quantidade residual de água permanece na cavilha de ancoragem e, juntamente com o ar contido na cavilha de ancoragem, favorece processos de corrosão, os quais actuam de forma desvantajosa sobre a vida útil do chumbadouro, em especial do chumbadouro de tubo de fricção.

Cabe à invenção o objectivo de colocar à disposição um dispositivo bem como processos do género referido na introdução, com os quais as desvantagens referidas possam ser evitadas, tanto quanto possível.

Este objectivo é resolvido com um dispositivo para a expansão e/ou esvaziamento de partes de chumbadouros, em 2 especial de chumbadouros de rocha, o qual apresenta as caracteristicas da reivindicação 1.

Além disso, este objectivo é resolvido com um processo para o esvaziamento de partes de chumbadouros, em especial de chumbadouros de rocha, o qual apresenta as caracteristicas da reivindicação 8.

Para além disso, este objectivo é resolvido com um processo para a colocação de um chumbadouro, em especial de um chumbadouro de rocha, o qual apresenta as caracteristicas da reivindicação 16.

Algumas configurações/formas de realização preferidas e vantajosas do dispositivo de acordo com a invenção, por um lado bem como dos processos de acordo com a invenção, por outro lado, são objecto das reivindicações dependentes.

No caso dos chumbadouros, em especial chumbadouros de rocha realizados como chumbadouros de tubo de fricção expansível (chumbadouros do tipo "Swellex") e um adaptador instalado de modo amovível no chumbadouro, que está ligado quer a uma bomba, através de pelo menos uma conduta de fluido, quer também às peças expansíveis, o adaptador está ligado directa ou indirectamente de acordo com a invenção a uma alimentação de gás. Por conseguinte, as peças expansíveis, depois de terem sido alargadas (expandidas) e enchidas com fluido, pelo menos em parte, podem ser alimentadas com gás sob pressão, para o esvaziamento. 0 gás expande-se nas peças alargadas e comprime o fluido, de modo forçado, para fora do chumbadouro. Este processo, eventualmente, pode ser repetido tantas vezes até que o fluido esteja removido completamente. Os processos de corrosão 3 na cavilha de ancoragem, que têm lugar através de uma acção recíproca de ar e água, podem, por conseguinte, ser impedidos quase completamente, com o que a vida útil do chumbadouro é aumentada significativamente.

De acordo com a invenção, a introdução de gás que se encontra sob pressão, em especial de ar comprimido, pode verificar-se quer antes, quer depois do contacto do chumbadouro com o fluido de expansão. Como efeito, com a sobrepressão produzida artificialmente antes do contacto com o fluido, em oposição a métodos conhecidos, nos quais apenas é comprimido o volume de ar que se encontra no chumbadouro sob pressão de ar normal, após a compensação da pressão fica retida substancialmente menos água residual no chumbadouro. 0 fluido introduzido nas peças expansíveis pode ser retirado quase completamente e de forma controlada após a expansão e, eventualmente, ser utilizado novamente para a expansão de peças de outros chumbadouros.

Outros pormenores, características e vantagens do dispositivo de acordo com a invenção, por um lado, bem como dos processos de acordo com a invenção, por outro lado, resultam da descrição que se segue, tomando como referência os desenhos em anexo, nos quais está representada uma forma preferida de realização.

Mostra:

Fig. 1 uma vista longitudinal esquemática de uma forma de realização de um chumbadouro de rocha, 4

Fig. 2 uma vista em corte transversal do chumbadouro de rocha da fig. 1,

Fig. 3 o chumbadouro de rocha da fig. 1, com um adaptador montado e

Fig. 4 uma forma de realização do dispositivo de acordo com a invenção, para a expansão e/ou esvaziamento de partes do chumbadouro de rocha, em representação esquemática.

Na fig. 1 está representado um chumbadouro 1 de rocha, no qual pode ser utilizado o dispositivo de acordo com a invenção, bem como o processo de acordo com a invenção. A forma de realização mostrada corresponde a um chumbadouro de tubo de fricção expansível, como é conhecido, por exemplo, a partir do documento US 4.459.067 A e é também designado como "Swellex". O chumbadouro 1 de rocha está previsto para ser utilizado para fixar ou segurar rochas e fundos num furo de sondagem e ali fixado.

No essencial, o chumbadouro 1 de rocha compreende uma parte expansível, a qual, numa extremidade que está adjacente à extremidade exterior do furo de sondagem (na fig. 1 à direita), apresenta um casquilho 3 e, na outra extremidade, está fechada através de um casquilho 4 de extremidade. A parte expansível pode ser, em especial, uma cavilha 2 de ancoragem, a qual, como é visível na fig. 2, é formada através de um tubo dobrado para dentro em direcção longitudinal, com um perfil no essencial em forma de ómega. A cavilha 2 de ancoragem pode ser expandida através de aumento da pressão no interior do tubo dobrado, de modo que a superfície exterior do tubo encosta à parede do furo 5 de sondagem e fixa assim o chumbadouro 1 de rocha no furo de sondagem.

No casguilho 3 está situada uma abertura, por exemplo, um furo 5, cuja função é ainda descrita mais adiante.

No âmbito da invenção é, evidentemente, também possível que, em vez do chumbadouro de tubo de fricção descrito, se possa recorrer a outros géneros e formas de realização de chumbadouros, nomeadamente do género referido na introdução. Como exemplo, deve ser referida uma forma de realização que é conhecida como "Swellex Hybrid" (fabricante Atlas Copco MAI GmbH) . Este chumbadouro de rocha distingue-se por várias secções de barras/tubos rígidos de ancoragem estarem ligadas umas às outras através de elementos de acoplamento e por na extremidade (anterior) da barra de ancoragem assim formada, que é introduzida no furo de sondagem, estar situada apenas uma secção curta de uma parte expansível, como uma cavilha 2 de ancoragem acima descrita. 0 chumbadouro 1 de rocha, na sua extremidade que se situa na abertura do furo de sondagem, pode suportar uma placa de ancoragem, que se apoia no casquilho 3, do lado do fundo ou da rocha.

Após o chumbadouro 1 de rocha ter sido introduzido no furo de sondagem, com a placa de ancoragem montada, é colocado um adaptador 6 no casquilho 3, como é visível na fig. 3. Numa forma preferida de realização, o adaptador 6 é encaixado ou aparafusado no casquilho 3 como adaptador de expansão. 0 adaptador 6 está ligado a uma bomba 9 através de uma conduta de fluido, em especial uma conduta 7 de expansão e através de uma conduta de 6 fluido, em especial uma conduta 8 de pressão de fixação. Para o aumento da pressão no interior da cavilha 2 de ancoragem, a bomba coloca à disposição uma pressão de trabalho do fluido (pressão de expansão), de um modo preferido de 100 a 500 bar, em especial de 240 a 300 bar. 0 fluido da conduta 8 de pressão de fixação comprime dois empanques 10, no interior do adaptador 6 (pressão de fixação), de modo que as convexidades resultantes dos empanques 10 comprimem o casquilho 3 e rodeiam-no de modo estanque e contra a pressão de expansão. Em seguida, o fluido corre para fora da conduta 7 de expansão, através de um furo 11 de admissão, para o furo 5, que se encontra no espaço estanque entre os dois empanques 10, entra na cavilha 2 de ancoragem e começa a enchê-la. Neste caso o perfil em forma de ómega da cavilha 2 de ancoragem é desdobrado, de modo que a superfície exterior da cavilha 2 de ancoragem encosta à parede do furo de sondagem e fixa assim o chumbadouro 1 de rocha no furo de sondagem. O perfil da cavilha de ancoragem alcança, em caso de desdobragem completa, com a pressão de trabalho do fluido de cerca de 240 a 300 bar, uma secção transversal aproximadamente circular.

Uma vez que o furo de sondagem, na prática, apresenta um diâmetro menor que uma cavilha 2 de ancoragem expandida completamente, esta pode não se desdobrar completamente, de modo que comprime a parede do furo de sondagem com conservação de uma dobra longitudinal. A vantagem da dobra longitudinal realizada é que actua como intensificadora da estabilidade, através do reforço resultante. Através de conservação da pressão de trabalho durante um período de pelo menos seis segundos, a cavilha 2 de ancoragem comprime-se mesmo em irregularidades da parede do furo 7 de sondagem e forma uma ligação por fricção e união positiva no furo de sondagem. A fig. 4 mostra como o adaptador 6 está ligado à bomba 9, através da conduta 7 de expansão e da conduta 8 de pressão de fixação. A bomba 9, por sua vez, está ligada a uma conduta 12 de alimentação de fluido. Na conduta 7 de expansão está situada uma válvula 13, através da qual é regulado o débito de admissão ou de descarga de fluido, para dentro ou para fora do adaptador 6.

Para além disso está previsto, de acordo com a invenção, que o adaptador 6 esteja ligado a uma alimentação de gás, a qual, no exemplo de realização mostrado, é formada por uma outra conduta de fluido, em especial uma conduta 14 de gás e um compressor 15. 0 compressor 15 pode ser um compressor de ar ou estar ligado a um reservatório com ar comprimido. Na forma de realização mostrada, a conduta 14 de gás, partindo do compressor 15, não desemboca directamente no adaptador 6, mas antes termina na conduta 7 de expansão, na zona entre o adaptador 6 e a válvula 13. Na conduta 14 de gás está colocada uma válvula 16, através da qual é regulada a passagem de gás. As válvulas 13, 16, bem como a bomba 9 e o compressor 15, são controlados através de uma unidade 17 de controlo.

De acordo com a invenção, o dispositivo descrito actua como sistema para a recuperação do agente que faz expandir a cavilha 2 de ancoragem, em especial como sistema para a recuperação de água. Por meio do compressor 15 pode ser introduzido ar comprimido na cavilha 2 de ancoragem, através do adaptador 6, o qual, aquando da expansão, conduz uma parte residual e indesejada de fluido para fora da cavilha 2 de ancoragem, para a conduta 7 de expansão. A introdução de gás que se encontra sob pressão, em especial de ar comprimido, pode verificar-se, no âmbito da invenção antes e/ou depois do contacto do chumbadouro 1 com fluido.

Para a introdução, em especial de ar comprimido, após a expansão da cavilha 2 de ancoragem, é mantida, em cada caso, a pressão de fixação, ou seja, a pressão do fluido através da conduta 8 de pressão de fixação, para a compressão dos empanques 10 e baixada a pressão de expansão, ou seja, a pressão de trabalho do fluido, de um modo preferido de 240 a 300 bar. Neste momento do processo é aberta a válvula 13, na conduta 7 de expansão e fechada a válvula 16, na conduta 14 de gás.

Quando o fluido foi o mais possível drenado/impelido para fora da cavilha 2 de ancoragem, numa fase seguinte é fechada a válvula 13 e aberta a válvula 16, de modo que é conduzido gás, em especial ar, através da conduta 14 de gás e da conduta 7 de expansão, para o adaptador 6 e, por conseguinte, para a cavilha 2 de ancoragem. A pressão de fixação, neste momento, continua ainda equilibrada.

Na sequência disso, a válvula 16 é fechada novamente e a válvula 13 aberta, de modo que o gás comprimido para dentro da cavilha 2 de ancoragem sai através da conduta 7 de expansão e comprime assim o fluido residual para fora da cavilha 2 de ancoragem.

As operações descritas podem, eventualmente, ser repetidas tantas vezes até que o fluido (por exemplo, água) seja removido completamente. Para a desmontagem do adaptador 6 do casquilho 3 é baixada a pressão de fixação. 9

Analogamente às formas de realização referidas até aqui, em especial às posições descritas da válvula, aquando da alimentação de gás e de fluido na cavilha 2 de ancoragem, existe também a possibilidade, de acordo com a invenção, de poder ser introduzido ar comprimido, em especial, já antes da expansão da cavilha 2 de ancoragem no chumbadouro 1, inicialmente ainda vazio, que foi inserido no furo de sondagem.

Em seguida, o chumbadouro 1 entra em contacto com fluido de expansão e expande-se através de pressão. 0 perfil desdobra-se e o chumbadouro 1 apoia-se na parede do furo de sondagem, com formação de uma ligação por fricção e união positiva. Durante esta operação é comprimido o ar introduzido previamente. Após a expansão da cavilha 2 de ancoragem é removido o adaptador 6. 0 ar comprimido alivia a pressão (compensação de pressão) e conduz o fluido que se encontra na cavilha 2 de ancoragem para fora do chumbadouro 1.

Em oposição aos métodos com os quais é comprimido o volume de ar que se encontra no chumbadouro 1 sob pressão normal do ar, com a sobrepressão produzida arbitrariamente antes do contacto com fluido, após a compensação de pressão fica retida substancialmente menos água residual no chumbadouro 1. 0 interior do chumbadouro 1 está então quase seco. 0 fluido que sai da cavilha 2 de ancoragem pode ser conduzido da bomba 9 para um recipiente, através de uma conduta 18 de descarga ou guiado directamente para um circuito fechado.

Resumindo, um exemplo de realização para a colocação de um chumbadouro 1 de rocha, com utilização do dispositivo de acordo 10 com a invenção e do processo de acordo com a invenção pode ser descrito como se segue:

Depois de um chumbadouro 1 de rocha, compreendendo uma cavilha 2 de ancoragem, em especial um chumbadouro 1 de tubo de fricção expansível com um casquilho 4 de extremidade, ter sido inserido primeiro num furo de sondagem produzido previamente, é colocado num casquilho 3 um adaptador 6, com admissão ou descarga de líquido. Por um lado, é produzida uma pressão de fixação, através de uma conduta 8 de pressão de fixação, que fixa o adaptador 6 ao casquilho 3. Por outro lado, através de uma conduta 7 de expansão introduz-se fluido na cavilha 2 de ancoragem e começa a encher esta. Neste caso a cavilha 2 de ancoragem é expandida, devido ao aumento de pressão (pressão de expansão) no furo de sondagem, de modo que a sua superfície exterior encosta à parede do furo de sondagem e o chumbadouro 1 de rocha fixa-se assim no furo de sondagem.

Através de uma alimentação de gás ligada ao adaptador 6, pode ser introduzido neste um gás que se encontra sob pressão, em especial ar comprimido, antes e/ou após a expansão da cavilha 2 de ancoragem. 0 gás comprimido alivia a pressão após a remoção do adaptador 6 (compensação de pressão) e conduz o fluido que se encontra na cavilha 2 de ancoragem quase completamente para fora do chumbadouro 1.

Lisboa, 20 de Julho de 2010 11

Claims (15)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo para a expansão e/ou esvaziamento de partes (2) de chumbadouros (1), em especial de chumbadouros (1) de rocha, do género de chumbadouros de tubo de fricção ou chumbadouros de tubo de fricção expansível, com uma placa de ancoragem e com um adaptador (6) amovível colocado no chumbadouro (1), que está ligado quer a uma bomba (9), através de pelo menos uma conduta (7, 8) de fluido, quer também às partes (2) expansíveis, caracterizado por o adaptador (6) estar ligado directamente ou indirectamente a uma alimentação de gás.
2. 2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a alimentação de gás ser formada por uma conduta (14) de gás e um compressor (15).
3. 3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o compressor (15) ser um compressor de gás e/ou estar ligado a um reservatório com ar comprimido. 4 . das reivindicações 1 uma válvula (13) na Dispositivo de acordo com qualquer uma a 3, caracterizado por estar colocada conduta (7) de fluido.
4. 5. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado por estar colocada uma válvula (16) na conduta (14) de gás. 1
5. 6. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 5, caracterizado por as válvulas (13, 16) estarem ligadas a uma unidade (17) de controlo.
6. 7. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 6, caracterizado por a conduta (14) de gás desembocar na conduta (7) de fluido, na zona entre a válvula (13) e o adaptador (6).
7. 8. Processo para o esvaziamento de partes de chumbadouros cheias de fluido, em especial de chumbadouros de rocha, do género de chumbadouros de tubo de fricção ou chumbadouros de tubo de fricção expansível, no qual é utilizado o dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por ser alimentado um gás sob pressão às partes (2) a esvaziar e por o fluido ser conduzido para fora das partes (2) a esvaziar, aquando da saída do gás das mesmas.
8. 9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por uma pressão de fixação, que actua sobre o adaptador (6), ser mantida estável durante a alimentação e a saída do gás.
9. 10. Processo de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado por, para alimentar o gás nas partes (2) a esvaziar, a válvula (13) na conduta (7) de fluido ser fechada e a válvula (16) na conduta (14) de gás aberta.
10. 11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado por, após a alimentação do gás nas partes (2) a esvaziar, a válvula (16) na conduta (14) de gás ser fechada e a válvula (13) na conduta (7) de fluido aberta. 2
11. 12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 11, caracterizado por o fluido conduzido para fora das partes (2) a esvaziar ser introduzido num circuito fechado.
12. 13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado por ser diminuída a pressão de fixação para remover o adaptador (6).
13. 14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 13, caracterizado por o gás que se encontra sob pressão ser alimentado às partes (2) a esvaziar antes e/ou depois da expansão das partes (2).
14. 15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 14, caracterizado por o gás que se encontra sob pressão nas partes (2) aliviar a pressão, através de compensação de pressão e conduzir o fluido para fora das partes (2) a esvaziar.
15. 16. Processo para a colocação de chumbadouros, em especial de chumbadouros de rocha, com partes (2) expansíveis do género de chumbadouros de tubo de fricção ou chumbadouros de tubo de fricção expansível, sendo as partes (2) expandidas por meio de um fluido, por aplicação de pressão interna, após terem sido colocadas num furo de sondagem aberto previamente, caracterizado por o fluido ser conduzido para fora das partes (2) expansíveis por alimentação de gás. Lisboa, 20 de Julho de 2010 3 1/3 Flg. 2 Fig. 1 1

    1 2/3

    Β 7 3/3 Fig. 4

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