WO2015143524A2 - Atuador hidráulico com retorno por mola - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a spring return hydraulic actuator for operating submerged valves in an oil production station located in a maniflod frame or in a wet Christmas tree.
- a spring housing and for corrosion inhibitor fluid containment is required.
- a second variable internal volume housing connected to the spring housing is required to promote corrosion inhibiting fluid containment upon volumetric change due to temperature variations.
- the connection between these two housings is made through a pipe that is also required.
- the piping connecting the two housings is equipped with an environmental relief valve. This system is called the compensation system.
- the compensation system tubing can be interconnected to the control system to enable corrosion inhibitor fluid replacement.
- the actuator spring is made from selected material that is inert to seawater corrosion and environmentally resistant. such that corrosion inhibitor fluid protection and all prior apparatus and procedures are no longer required. As the spring will be exposed to seawater, it will no longer be necessary to have a housing to contain the corrosion inhibiting fluid, nor all sealing elements; and you will not yet need to connect this part to the compensation system.
- Figure 1 illustrates a longitudinal sectional view of a spring return hydraulic actuator according to the prior art
- Figure 2 shows a longitudinal sectional view of the spring return hydraulic actuator according to the present invention
- FIG. 3 illustrates a detail of the stabilizing extension provided with guide slots in accordance with the present invention
- Figure 4 shows a schematic partial cross-sectional view (a-b) of another embodiment of the hydraulic actuator for use with disc or ring springs in accordance with the present invention.
- spring means any medium that stores energy through deformation of one or more solid elements.
- the spring return hydraulic actuator object of the invention, works with spring (2) directly exposed to seawater without the need for a special housing (15) for said spring (2), dispensing, as noted in state of the art, in addition to housing (15), compensation system (16, 17, 18 and 19), corrosion inhibitor fluid (13), inhibitor fluid replacement system (12) and also sealing means ( 14).
- housing (15) for said spring (2) dispensing, as noted in state of the art, in addition to housing (15), compensation system (16, 17, 18 and 19), corrosion inhibitor fluid (13), inhibitor fluid replacement system (12) and also sealing means ( 14).
- the constructive characteristics of the pressure actuator according to the present invention have peculiar and much less complex aspects than the actuators known in the current art.
- the spring (2) of the actuator (1) of the present invention is made of inert material, it is mounted exposed to seawater on a movable stop (3) coupled to the actuator stem (5). ) by any known means of attachment, such as screw, key, weld, etc. Said movable stop (3) is in sliding contact with a stabilizing extension (4) of the stem (5), through two or more guide slots (20).
- the actuator has a control fluid inlet (8) in the piston chamber (7), the fluid acting in a piston (6) on both sides, promoting either spring compression or expansion, which causes the longitudinal displacement of the actuator stem (5) and consequent closing and opening of the valve (11), it is fixed to the actuator by flange (9) and connected to said piston by valve stem (10).
- the pressure actuator of the invention as defined herein may have springs with different design concepts, such as coil spring, ring spring, plate spring, etc., as well as any kind of inert materials, without this being so. exceed or modify your inventive concept.
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Abstract
A presente invenção trata de um atuador hidráulico submarino com retorno por mola, sendo que dita mola está exposta diretamente em contato com a água do mar, sendo constituída de material inerte a corrosão e de construção peculiar. Dita mola é montada em um batente móvel (3) acoplado por meios especiais de fixação à haste do atuador (5) e que está em contato deslizante com um prolongamento estabilizador (4) da haste do atuador (5) através de dois ou mais rasgos guias (20).
Description
ATUADOR HIDRÁULICO COM RETORNO POR MOLA
Campo da Invenção
[001 ] A presente invenção trata de um atuador hidráulico com retorno por mola para operar válvulas submersas em uma estação de produção de petróleo localizadas em uma estrutura de "maniflod" ou em uma árvore de natal molhada.
Histórico da Invenção
[002] Um dos fatores que mais prejudicam equipamentos e afetam seus meios operacionais no ambiente submarino é a corrosão devido ao meio agressivo em que se constitui a água do mar.
[003] Os atuadores hidráulicos submarinos existentes no mercado atualmente com características de retorno no caso de falha, armazenam a energia para o retorno em uma mola metálica. Os sistemas de proteção contra corrosão empregados usualmente em equipamentos submarinos tais como revestimentos que isolam o material do contato com a água do mar, e proteção catódica; não podem ser aplicados à mola do atuador, pois a deformação da mola impede a aplicação de revestimento e o metal utilizado para a fabricação desta mola não é compatível com o sistema de proteção catódica pois é um material sujeito a fragilização devido a migração de hidrogénio produzido pela reação química da proteção catódica.
[004] A tecnologia atual para proteção contra corrosão da mola do atuador, é baseada na imersão da mola em um fluido inibidor de corrosão a base de água ou óleo. Uma série de componentes extras e procedimentos se fazem necessário para a materialização desta estratégica.
[005] Outro aspecto observado nos meios atualmente empregados, é que é necessário um alojamento para mola e para contenção do fluido inibidor de corrosão. Um segundo alojamento com volume interno variável conectado ao alojamento da mola é necessário para promover a contenção do fluido inibidor de corrosão quando de sua alteração volumétrica devido a variações de temperatura. A conexão entre estes dois alojamentos é realizada através de uma tubulação que também se faz necessária. Para proteger o sistema de
aumento impróprio de pressão devido à expansão térmica do fluido, a tubulação que conecta os dois alojamentos é equipada com uma válvula de alívio para o ambiente. A esse sistema dá-se o nome de sistema de compensação. Diversos elementos de vedação estão presentes no sistema para conter o fluido inibidor de corrosão. A tubulação do sistema de compensação pode ser interligada ao sistema de controle para possibilitar a reposição do fluido inibidor de corrosão.
[006] Outro inconveniente verificado nos sistemas atuais empregados é que a mola metálica deve ser acondicionada em uma embalagem lacrada contendo material sequestrante de oxigénio para prevenção contra corrosão durante sua armazenagem. Após a montagem da mola no atuador o preenchimento do fluido inibidor de corrosão, a câmara do alojamento da mola deve passar por um longo processo de fluxo em alta vazão do fluido inibidor de corrosão para remoção de partículas contaminantes que poderiam obstruir os orifícios da tubulação do sistema de compensação.
[007] Nesses tipos de atuadores de mola, durante a armazenagem destes já montados, e após a sua montagem no equipamento final, é necessária a constante monitoração e reposição do fluido inibidor de corrosão nos reservatórios. É frequente na indústria o ingresso de água do mar quando o atuador está submerso ou ar quando ainda na superfície, causando a corrosão da mola apesar de todas as barreiras e precauções contra a corrosão.
[008] De acordo com os inconvenientes citados acima, constata-se que nos atuadores hidráulicos com retorno por mola para operar válvulas submersas, concebidos até então, os mesmos possuem características construtivas complexas em função do problema da corrosão da mola.
[009] É objetivo da invenção, eliminar ou minimizar tais problemas do estado da técnica, concebendo um atuador de pressão com mola que devido à constituição do material da mola, poder ter sua operação com a mola exposta à água do mar, e apresentar características construtivas próprias, mais simples e eficientes. Deste modo a mola do atuador é constituída a partir de material selecionado inerte a corrosão da água do mar e resistente ao ambiente
submarino tal que a proteção do fluido inibidor de corrosão e todos os aparatos e procedimentos anteriores não serão mais necessários. Como a mola estará exposta a água do mar, não será mais necessária a existência de um alojamento para a contenção do fluido inibidor de corrosão, nem todos os elementos de vedação; e ainda não será necessário a conexão desta parte com o sistema de compensação.
[0010] Adicionalmente, é objetivo da presente invenção, eliminar todos os procedimentos de preservação da mola em ambiente inerte de oxigénio, de limpeza do alojamento da mola e de reposição do fluido inibidor de corrosão.
Breve Descrição das Figuras
[001 1 ] A presente invenção será a seguir descrita em referência às figuras em anexo, que de uma forma esquemática e não limitativa de seu escopo, representam:
- A Figura 1 ilustra uma vista em corte longitudinal de um atuador hidráulico com retorno por mola, de acordo com a técnica anterior;
- A Figura 2 ilustra uma vista em corte longitudinal do atuador hidráulico com retorno por mola, de acordo com a presente invenção;
- A Figura 3 ilustra um detalhe do prolongamento estabilizador provido de rasgos guias, de acordo com a presente invenção;
- A Figura 4 ilustra uma vista esquemática em corte parcial (a - b), longitudinal de outra modalidade construtiva do atuador hidráulico para uso com molas de prato ou anel, de acordo com a presente invenção.
Descrição Detalhada da Invenção
[0012] Na presente descrição, o termo "mola" significa qualquer meio que armazena energia através de deformação de um ou mais elementos sólidos.
[0013] O atuador hidráulico com retorno por mola, objeto da invenção, trabalha com mola (2) diretamente exposta a água do mar sem a necessidade de um alojamento especial (15) para a dita mola (2), dispensando, conforme observado na figura do estado da técnica, além do alojamento (15), sistema de compensação (16, 17, 18 e 19), fluido inibidor de corrosão (13), sistema de reposição de fluido inibidor (12) e também de meios de vedação (14). Assim,
as características construtivas do atuador de pressão segundo a presente invenção possuem aspectos peculiares e muito menos complexos que os atuadores conhecidos na técnica atual.
[0014] Por ser a mola (2) do atuador (1 ) da presente invenção confeccionada em material inerte, ela encontra-se montada de forma exposta à água do mar, em um batente móvel (3) acoplado a haste do atuador (5) por quaisquer meio conhecido de fixação, tais como parafuso, chaveta, solda, etc. Dito batente móvel (3) está em contato deslizante com um prolongamento estabilizador (4) da haste (5), através de dois ou mais rasgos guias (20).
[0015] Em operação, o atuador possui uma entrada de fluido de controle (8) na câmara do pistão (7), o fluido atuando em um pistão (6) por ambos os lados, promovendo ora compressão da mola ora expansão, o que provoca o deslocamento longitudinal da haste do atuador (5) e consequente fechamento e abertura da válvula (1 1 ), esta fixada ao atuador por flange (9) e conectada ao dito pistão por haste de válvula (10).
[0016] O atuador de pressão da invenção, conforme aqui definido, pode dispor de molas com diferentes conceitos construtivos, tais como mola helicoidal, mola de anel, mola de prato, etc, assim como qualquer tipo de materiais inerte, sem que desta forma ultrapasse ou modifique o seu conceito inventivo.
Claims
1 . ATUADOR HIDRÁULICO COM RETORNO POR MOLA, do tipo compreendendo um sistema com fluido de controle (8) atuando em um pistão (6) acoplado, por um lado, a uma haste (10) de válvula (1 1 ) através de flange (9) e, por outro lado, a uma haste de atuador (5), onde uma mola (2) do atuador está assentada na câmara do pistão (7), caracterizado pelo fato de que a mola (2) de material inerte do atuador (1 ) está montada em contato direto com a água do mar em um batente móvel (3) acoplado por meios especiais de fixação a haste do atuador (5), e em que dito batente móvel (3) está em contato deslizante com um prolongamento estabilizador (4) da haste do atuador (5), através de dois ou mais rasgos guias (20).
2. ATUADOR DE HIDRÁULICO COM RETORNO POR MOLA, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que o material inerte da mola (2) compreender material compósito reforçado com fibra de carbono.
3. ATUADOR HIDRÁULICO COM RETORNO POR MOLA, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a mola de material inerte é tipo mola helicoidal.
4. ATUADOR HIDRÁULICO COM RETORNO POR MOLA, de acordo com as reivindicações 1 ou 2 , caracterizado pelo fato de que a mola de material inerte é tipo mola de anel.
5. ATUADOR HIDRÁULICO COM RETORNO POR MOLA, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a mola de material inerte é tipo mola de prato.
6. ATUADOR HIDRÁULICO COM RETORNO POR MOLA, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que os meios de fixação do batente móvel (3) com a haste do atuador (5) compreende parafusos, chavetas e soldas.
7. ATUADOR HIDRÁULICO COM RETORNO POR MOLA, de acordo com as reivindicações 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o batente móvel (3) tem a forma de um disco plano.
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