BRPI0308717B1

BRPI0308717B1 - Cano flexível e método para fabricação do mesmo usando camadas de sobreposição

Info

Publication number: BRPI0308717B1
Application number: BRPI0308717-4A
Authority: BR
Inventors: Dana J Fraser
Original assignee: Flexsteel Pipeline Technologies Inc
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2015-06-30
Also published as: US6705351B2; EP1488154A1; CA2482498A1; US20030183293A1; CN100400952C; WO2003083341A1; EP1488154B8; EP1488154A4; ATE462102T1; CN100343568C; BR0308717A; AU2003233438A1; DE60331818D1; DK1488154T3; EP1488154B1; CN1643287A; CN1869493A; CA2482498C

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CANO FLEXÍVEL E MÉTODO PARA FABRICAÇÃO DO MESMO USANDO CAMADAS DE SOBREPOSIÇÃO".

Antecedentes A presente invenção refere-se, de forma geral, a um cano flexível e, mais particularmente, a um cano flexível tendo camadas de sobreposição. É bem-conhecido produzir canos flexíveis que consistem em um elemento tubular interno sobre o qual é enrolada uma ou mais camadas de material flexível para melhorar a resistência e características de desempenho do cano. Entretanto, muitos desses dispositivos anteriores sofrem de um ou mais problemas. Por exemplo, aberturas são freqüentemente formadas entre as seções enroladas de uma ou mais das camadas através das quais o elemento do tubo interno pode extrusar. Um método comum usado para evitar esse problema é unir as camadas no tubo e uma na outra, o que impede o movimento independente das camadas em resposta às tensões no cano. Tipicamente, esses canos unidos têm uma duração razoavelmente curta quando usados em serviço dinâmico por causa das tensões entre as camadas que tendem a separar as camadas do cano.

Portanto, o que é necessário é um cano flexível formado por uma pluralidade de camadas enroladas que evita os problemas acima. Descrição dos Desenhos As Figuras 1 e 2 são vistas isométricas parciais de uma porção de um cano flexível de acordo com uma modalidade.

As Figuras 3 e 4 são vistas seccionais tomadas ao longo das linhas 3-3 e 4-4, respectivamente, da Figura 1.

As Figuras 5 e 6 são vistas isométricas parciais do cano completo da modalidade acima. A Figura 7 é uma vista seccional tomada ao longo da linha 7-7 da Figura 6. A Figura 8 é uma vista similar a essa da Figura 4, mas representando uma modalidade alternada da presente invenção.

Descrição Detalhada As Figuras 1 e 2 representam uma porção de um cano flexível mostrado, em geral, pelo numeral de referência 10, de acordo com uma modalidade da presente invenção. O cano 10 inclui um revestimento interno, ou barreira interna, contendo pressão, na forma de um tubo 12 possuindo uma camada 14 de um material flexível helicoidalmente enrolado sobre ele em uma maneira helicoidal. A camada 14 pode ser formada por um elemento tênsil preferencialmente na forma de uma tira de aço relativamente larga tendo um perfil retangular. A camada 14 é enrolada em um ângulo que, com a finalidade de exemplo somente, se estende aproximadamente 52° para o eixo longitudinal do tubo 12. O enrolamento helicoidal da camada 14 forma uma pluralidade de seções 14a, 14b, 14c e 14d axialmente espaçadas ao longo do comprimento do tubo 12, e o enrolamento é tal que aberturas relativamente pequenas 16 se estendem entre seções adjacentes. Como um exemplo não limitador, cada abertura pode ser de 5 B 10% da largura da camada. Embora todo o comprimento do tubo 12 não seja mostrado nas Figuras 1 e 2, é entendido que a camada 14 é enrolada por seu comprimento total assim formando seções adicionais.

Como mostrado na Figura 2, uma camada 20 de um material flexível, que pode ser idêntico a esse da camada 14, é enrolada sobre a camada 14 em uma maneira helicoidal na mesma direção, e substancialmente no mesmo ângulo, que a camada 14. (Nesse contexto os ângulos não podem ser idênticos desde que as camadas 12 e 14 são acomodadas sobre o tubo 12 em diâmetros ligeiramente diferentes). O enrolamento helicoidal da camada 20 forma uma pluralidade de seções 20a, 20b, 20c e 20d axialmente espaçadas ao longo do comprimento do tubo 12, e o enrolamento é tal que aberturas relativamente pequenas 22 são formadas entre seções adjacentes. É também entendido que a camada 20 é enrolada por todo o comprimento do tubo 12. A camada 20 é enrolada de modo que suas seções 20a, 20b, 20c e 20d sobrepõem as aberturas 16 entre as camadas adjacentes da ca- mada 14. Assim, as aberturas 22 da camada 20 são sobrepostas pelas seções 14a, 14b, 14c e 14d da camada 14.

Como mostrado na Figura 4, porções opostas diametrais da camada 14 são curvadas radialmente para fora para formar saliências 14t que se estendem na abertura 22 entre duas seções adjacentes da camada 20. Similarmente, porções opostas diametrais da camada 20 são curvadas radialmente para dentro para formar saliências 20t que se estendem na abertura 16 entre duas seções adjacentes da camada 14. As saliências 14t e 20t evitam qualquer movimento relativo entre as camadas 14 e 20 que poderia de outra forma ocorrer, especialmente se o cano 10 é submetido a muita flexão. Isso também permite que cada abertura 16 cresça e contraia quando o cano 10 é curvado.

Como mostrado na Figura 5, uma camada 30 de um material flexível, que pode ser idêntico a esse da camada 14, é enrolada sobre a camada 20 em uma maneira helicoidal no mesmo ângulo que, mas em uma direção oposta do enrolamento das camadas 14 e 20. O enrolamento helicoidal da camada 30 forma uma pluralidade de seções 30a, 30b, 30c e 30d axial-mente espaçadas ao longo do comprimento do tubo 12, e o enrolamento é tal que aberturas relativamente pequenas 32 são formadas entre seções adjacentes. É também entendido que a camada 30 é enrolada por todo o comprimento do tubo 12.

Como mostrado nas Figuras 6 e 7, uma camada opcional 40 de um material flexível idêntico a esse da camada 14 pode ser enrolada sobre a camada 30 em uma maneira helicoidal no mesmo ângulo, e na mesma direção, como a camada 30 e portanto em uma direção oposta às camadas 14 e 20. O enrolamento helicoidal da camada 40 forma uma pluralidade de seções 40a, 40b, 40c e 40d axialmente espaçadas ao longo do comprimento do tubo 12, e o enrolamento é tal que aberturas relativamente pequenas 42 se estendem entre seções adjacentes. É também entendido que a camada 40 é enrolada por todo o comprimento do tubo 12. A camada 40 pode ser enrolada de modo que sua seções 40a, 40b, 40c e 40d sobrepõem as aberturas 32 entre as camadas adjacentes da camada 30; e as aberturas 42 da camada 40 são sobrepostas pela seções 30a, 30b, 30c e 30d da camada 30.

Embora não mostrado no desenho com o intuito de clareza, é entendido que uma ou mais saliências, idênticas às saliências 14t da modalidade prévia podem ser proporcionadas na camada 30 que se estendem radialmente para fora para dentro da abertura 42 entre seções adjacentes da camada 40. Também, uma ou mais saliências, idênticas às saliências 20t da modalidade prévia podem ser produzidas na camada 40 que se estendem radialmente para dentro da abertura 32 entre duas seções adjacentes da camada 30. Essas saliências nas camadas 30 e 40 funcionam da mesma maneira que as saliências 14t e 20t.

Quando o fluido é introduzido no tubo 12, a pressão interna do fluido força o tubo radialmente para fora contra as camadas 14, 20, 30 e 40, fazendo com que a tensão se desenvolva nas camadas, o que cria uma carga de reação contra o tubo 12. Devido à relação de sobreposição das camadas 14, 20, 30 e 40, toda a superfície exterior do tubo 12 é suportada, e não existem aberturas entre as camadas através das quais o tubo possa extrusar. Além do mais, as camadas 30 e 40 compensam um momento de torção na direção oposta das camadas 14 e 20, deslocando o momento aplicado pelas camadas 14 e 20 no tubo 12 quando a pressão interna é aplicada. Assim, as camadas 30 e 40 tendem a equilibrar os componentes longitudinal e circunfe-rencial da carga no cano 10. Como resultado, ambos o diâmetro e o comprimento do cano 10 mudam muito pouco com mudanças na pressão interna.

Em cada uma das modalidades acima, uma camada protetora opcional pode ser aplicada sobre as camadas externas para produzir proteção ambiental para os elementos tênsis acima.

Variações e Equivalentes É entendido que as saliências 14t e 20t (e as saliências correspondentes nas camadas 30 e 40) podem ser eliminadas e a superfície externa da camada 14 pode ser soldada, ou de outra forma unida, na superfície interna da camada em porções diametralmente opostas da mesma, para formar duas soldaduras, ou juntas, 50 e 52. As soldaduras 50 e 52 são preferível- mente localizadas adjacentes à abertura 16 formada entre seções adjacentes da camada 14 e evitam qualquer movimento longitudinal relativo entre as camadas 14 e 20. Embora não mostrado nos desenhos, com o intuito de clareza, é entendido que as soldaduras podem ser produzidas entre as camadas 30 e 40 e/ou entre as camadas 30 e 40 em uma maneira similar. É entendido que a camada 40 pode ser eliminada e o tamanho da camada 30 pode ser aproximadamente dobrado quando comparado com a espessura das camadas 14 e 20. Também, as camadas 14 e 20 podem ser substituídas por uma única camada que é enrolada no tubo 12 com uma sobreposição. Isso integra a função das camadas simples 14 e 20 em uma única camada com uma estrutura um pouco similar. Ademais, as camadas 30 e 40 podem ser substituídas por uma única camada que é enrolada sobre a camada interna adjacente 20 com uma sobreposição. Além do mais, uma ou mais das camadas 14, 20, 30 e 40 podem ser formadas por uma pluralidade de tiras relativamente estreitas dispostas em uma relação lado a lado; por uma fita de alta resistência com cadeias de polímero orientadas; por fitas reforçadas com fibras, compósitos de polímeros de adição de resistência, ou tiras de outros metais; ou por fitas contendo reforços de metal, incluindo aço, alumínio ou ligas de cobre. Ainda adicionalmente, o número, tamanho e composição específica das camadas, seções e aberturas divulgados acima podem variar dentro do escopo da invenção. Também, as camadas podem ser enroladas em ângulos diferentes desses divulgados acima, e cada camada pode ser enrolada em um ângulo diferente da outra camada ou camadas no mesmo cano. Além do mais, a tira de aço que forma as camadas não é limitada ao perfil retangular, mas pode adotar outras formas. Ademais, revestimentos podem ser produzidos em qualquer uma ou todas as camadas 14, 20, 30 e 40.

Desde que outras modificações, mudanças e substituições são planejadas na revelação precedente, é apropriado que as reivindicações anexas sejam interpretadas amplamente e em uma maneira consistente com o escopo da invenção.

Claims

1. Cano flexível (10), CARACTERIZADO por compreender: um elemento tubular (12) definindo uma passagem longitudinal adaptada para conter um fluido, uma primeira camada (14) de material flexível helícoidalmente enrolado ao redor da superfície externa do elemento tubular (12) em uma maneira para formar aberturas entre seções enroladas adjacentes da camada, uma segunda camada (20) de material flexível enrolada ao redor da primeira camada (14) e na mesma direção que a direção de enrolamento da primeira camada (14), com as seções enroladas da segunda camada (20) sobrepondo as aberturas da primeira camada, uma terceira camada (30) de material flexível enrolada ao redor da segunda camada (20) em uma direção oposta à direção de enrolamento da segunda camada (20), em que a terceira camada (30) é enrolada em uma maneira para formar aberturas entre seções enroladas adjacentes, e uma quarta camada (40) de material flexível enrolada ao redor da terceira camada (30) e na mesma direção que a direção de enrolamento da terceira camada (30), com as seções enroladas da quarta camada (40) sobrepondo as aberturas da terceira camada (30),

2. Cano de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que cada camada se estende de uma extremidade do tubo (12) para sua outra extremidade,

3. Cano de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos um elemento de localização é formado em pelo menos uma das camadas que se estende para dentro de uma abertura na sua camada adjacente para evitar o movimento relativo entre as camadas.

4. Cano de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO por adicionalmente compreender pelo menos um elemento de localização formado na camada adjacente que se estende para uma abertura na camada.

5. Cano de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que os elementos de localização são saliências formadas na camada e na camada adjacente.

6. Cano de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por adicionalmente compreender recursos para prender a primeira camada (14) na segunda camada (20) para evitar o movimento relativo entre elas.

7. Cano de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o recurso é uma soldadura.

8. Cano flexível (10), CARACTERIZADO por compreender: um elemento tubular (12) definindo uma passagem longitudinal adaptada para conter um fluido, uma primeira camada (14) de material flexível helicoidalmente enrolado ao redor da superfície externa do elemento tubular em uma maneira para formar aberturas entre seções enroladas adjacentes da camada, uma segunda camada (20) de material flexível enrolada ao redor da primeira camada (14) e na mesma direção que a direção de enrolamento da primeira camada (14), uma terceira camada (30) de material flexível enrolada ao redor da segunda camada (20) em uma direção oposta à direção de enrolamento da segunda camada (20), uma quarta camada (40) de material flexível enrolada ao redor da terceira camada (30) e na mesma direção que a direção de enrolamento da terceira camada (30), e uma soldadura para prender a quarta camada (40) na terceira camada (30) para impedir movimento relativo entre as mesmas.

9. Método para fabricação de um cano flexível (10), CARACTERIZADO por compreender enrolar uma primeira camada (14) de material flexível ao redor de um elemento tubular (12) em uma maneira para formar aberturas entre seções enroladas adjacentes da camada; enrolar uma segunda camada (20) de material flexível ao redor da primeira camada (14) e na mesma direção que a direção de enrolamento da primeira camada (14), com as seções enroladas da segunda camada (20) sobrepondo as aberturas da primeira camada (14); enrolar uma terceira camada (30) de material flexível enrolada ao redor da segunda camada (20) em uma direção oposta à direção de enrolamento da segunda camada (20, em que a terceira camada (30) é enrolada em uma maneira para formar aberturas entre seções enroladas adjacentes, e enrolar uma quarta camada (40) de material flexível ao redor da superfície externa da terceira camada (30) e na mesma direção que a direção de enrolamento da terceira camada (30), com as seções enroladas da quarta camada (40) sobrepondo as aberturas da terceira camada (30).

10. Método de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que cada camada é enrolada de uma extremidade do tubo (12) para sua outra extremidade.

11. Método de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO por adicionalmente compreender formar pelo menos um elemento de localização em pelo menos uma das camadas que se estende para dentro de uma abertura na sua camada adjacente para evitar o movimento relativo entre as camadas.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO por adicionalmente compreender formar pelo menos um elemento de localização na camada adjacente que se estende para uma abertura na camada um.

13. Método de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO por adicionalmente compreender enrolar uma quarta camada (40) de material flexível ao redor da superfície externa da terceira camada (30) e na mesma direção que a direção de enrolamento da terceira camada (30), com as seções enroladas da quarta camada (40) sobrepondo as aberturas da terceira camada (30), e prender a quarta camada (40) na terceira camada (30) para evitar o movimento relativo entre elas.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de prender compreende soldar a quarta camada (40) na terceira camada (30).

15. Cano flexível (10), CARACTERIZADO por compreender: um elemento tubular (12) definindo uma passagem longitudinal adaptada para conter um fluido, uma primeira camada (14) de material flexível enrolado ao redor da superfície externa do elemento tubular (12) em uma maneira para formar aberturas entre seções enroladas adjacentes da camada, uma segunda camada (20) de material flexível enrolada ao redor da primeira camada (14) e na mesma direção que a direção de enrolamento da primeira camada (14), e pelo menos um elemento de localização formado em pelo menos uma das camadas que se estende para dentro de uma abertura na outra camada para impedir movimento relativo entre as camadas.

16. Cano de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos um elemento de localização é formado em cada camada.

17. Cano de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que os elementos de localização são saliências formadas pela dobra de pelo menos uma camada.

18. Cano de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira camada (14) é helicoidalmente enrolada ao redor do elemento tubular (12) e em que a segunda camada (20) é helicoidalmente enrolada ao redor da primeira camada (14).

19. Cano de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda uma terceira camada (30) de material flexível enrolada ao redor da segunda camada (20) em uma direção oposta à direção de enrolamento da segunda camada (20).

20. Cano de acordo com a reivindicação 19, compreendendo ainda uma quarta camada (40) de material flexível enrolada ao redor da terceira camada (30) e na mesma direção que a direção de enrolamento da terceira camada (30).

21. Método para fabricação de um cano flexível (10), CARACTERIZADO por compreender: enrolar uma primeira camada (14) de material flexível ao redor de um elemento tubular (12) em uma maneira para formar aberturas entre seções enroladas adjacentes da camada; enrolar uma segunda camada (20) de material flexível ao redor da primeira camada (14) e na mesma direção que a direção de enrolamento da primeira camada (14), e formar pelo menos um elemento de localização em pelo menos uma das camadas que se estende para dentro de uma abertura na outra camada para impedir movimento relativo entre as camadas.

22. Método de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos um elemento de localização é formado em cada camada.

23. Método de acordo coma reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de formar compreende dobrar a pelo menos uma camada.

24. Método de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira camada (14) é helicoidalmente enrolada ao redor do elemento tubular (12) e em que a segunda camada (20) é helicoidalmente enrolada ao redor da primeira camada (14).

25. Método de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO por ainda compreender enrolar uma terceira camada (30) de material flexível ao redor da segunda camada (20) em uma direção oposta à direção de enrolamento da segunda camada (20).

26. Método de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADO por ainda compreender enrolar uma quarta camada (40) de material flexível enrolada ao redor da terceira camada (30) e na mesma direção que a direção de enrolamento da terceira camada (30).