BRPI0609533A2

BRPI0609533A2 - tubo de distribuição

Info

Publication number: BRPI0609533A2
Application number: BRPI0609533-0A
Authority: BR
Inventors: Lars Seim
Original assignee: Framo Eng As
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2010-04-13
Also published as: ATE440238T1; NO20051611D0; EP1864043B1; EP1864043A1; US20090266424A1; CN101189463B; CN101189463A; WO2006104393A1; US8899269B2; DE602006008589D1; NO322524B1

Abstract

TUBO DE DISTRIBUIçãO. A invenção se refere a um tubo de distribuição para fluidos, compreendendo um alojamento (10), com um eixo geométrico central (11) e várias aberturas de fluido (12, 13) através das paredes que formam o alojamento (10) e um sistema diversor de fluido (20), compreendendo um elemento diversor de fluido (25) montado no sistema (20) girando seletivamente ao redor de um eixo geométrico, compreendendo uma saída (27) e uma entrada (26) que pode ser posicionada em conexão com uma abertura de fluido (12, 13) no alojamento, O sistema diversor de fluido (20) é axialmente inserível no alojamento (10) e adicionalmente compreende um elemento de anel (21), com uma configuração externa complementar a uma configuração interna do alojamento (10), o elemento de anel (21) sendo posicionado ao redor do elemento diversor de fluido (25) e conectado ao elemento diversor de fluido (25) e o elemento de anel (21) compreendendo aberturas de fluido (22A,B) correspondendo às aberturas de fluido (12,13) no alojamento.

Description

RELATÓRIO DESCRITIVO

Pedido de Patente de Invenção para "TUBO DE DISTRIBUIÇÃO"

A presente invenção se refere a um tubo de distribuição paraconexão ou divisão de um dos vários fluxos de fluido e desvio do fluxo de fluidoselecionado no tubo de distribuição para outra direção. O tubo de distribuição éespecialmente adaptado para uso em águas submarinas.

Existem vários tubos para conectar vários fluxos de fluido eseletivamente desviar um dos fluxos de fluido; um exemplo sendo descrito naPatente NO 310942. Nessa patente é descrito um tubo de distribuiçãocompreendendo um alojamento, com várias aberturas de entrada, e umaabertura de saída comum, disposta em uma direção axial do alojamento. Estádisposto dentro do alojamento um elemento diversor para desviar o fluxo deuma das aberturas de entrada e axialmente para fora do alojamento na direçãooposta da abertura de saída do alojamento. O alojamento possui umasuperfície esférica parcialmente interna, onde as aberturas de entrada sãodispostas para conexão com o elemento diversor.

Esse tubo de distribuição, contudo, não é especificamenteapropriado, por exemplo, para uso em águas submarinas. Existe a necessidadede um tubo de distribuição que seja fácil de ser instalado em um local remoto.

Também é necessário um tubo de distribuição que possa ser mantido semprecisar desmontar todo o tubo de distribuição de todas as tubulaçõesconduzindo ao tubo de distribuição. Existem normalmente desgaste e tear doselementos, especialmente das partes móveis e a vedação entre as partesrelativamente móveis e aquelas precisa passar por manutenção ou sersubstituída em determinados intervalos. Também é necessário se ter umasolução onde o elemento de rotação para seleção do fluxo a ser testado, demodo seguro, pode ser removido do tubo de distribuição e içado a uma unidadeflutuante para inspeção, reparo e ou substituição de todo ou parte da mesmo. Étambém necessário que o tubo de distribuição para uso em águas submarinas,seja fácil de ser instalado e sendo mais confiável que os tubos conhecidos.A presente invenção prove um tubo de distribuição que preenche asnecessidades mencionadas acima.

A presente invenção se refere a um tubo de distribuição para fluidoscom a possibilidade de desviar um dos fluxos de fluido para fora do tubo dedistribuição para teste, medição ou realização de outras tarefas com o fluxo defluido selecionado.

O tubo de distribuição compreende um alojamento com um eixogeométrico central. O alojamento compreende uma parte inferior e paredes.Várias das aberturas de fluido são posicionadas nas paredes formando oalojamento, o alojamento também compreendendo dispositivos para conectaras tubulações de fluido ao alojamento em conexão com as aberturas de fluido.O tubo de distribuição adicional compreende um sistema diversor de fluido, quepode ser inserido axialmente no alojamento. O sistema diversor de fluidocompreende um elemento diversor de fluido montado no sistema seletivamentegirando preferivelmente ao redor do eixo geométrico central. O elementodiversor de fluido compreende uma saída axial e uma entrada que podem serposicionadas em conexão com pelo menos uma das aberturas de fluido noalojamento.

De acordo com a invenção, o sistema diversor de fluido compreendeadicionalmente um elemento de anel, com uma configuração externacomplementar a uma configuração interna do alojamento, o elemento de anelsendo posicionado ao redor do elemento diversor de fluido e compreendeaberturas de fluido correspondendo às aberturas de fluido no alojamento. Osistema diversor de fluido, com o elemento de anel e o elemento diversor defluido conectados propriamente, pode ser inserido ou retirado do alojamentoem uma direção axial. Isso representa que, todos os elementos que se movemum em relação ao outro durante o uso do tubo de distribuição, cujos elementosexperimentarão o maior desgaste e tear, em um modo fácil, podem serdesmontados do restante do tubo de distribuição, o que torna a manutenção eo reparo do tubo de distribuição muito mais fácil que o dos tubos de distribuiçãoconhecidos anteriormente. As vedações estáticas entre o elemento de anel e oalojamento são também preferivelmente dispostas no elemento de anel, o quetorna possível manter e reparar as mesmas quando o sistema diversor de fluidofor desmontado do alojamento.

Em uma concretização preferida, pelo menos uma das aberturas defluido no alojamento é uma saída de fluido, e pelo menos uma das aberturas defluido é uma entrada de fluido, preferivelmente uma saída e várias entradascom diâmetros diferentes das aberturas de entrada e saída. Contudo, existe apossibilidade de se ter outras configurações, por exemplo, várias entradas eduas saídas ou uma entrada e várias saídas. Haverá também uma posição naparede do elemento de anel onde não existirão aberturas, para o caso de nãoser desejado desviar um dos fluxos para posição da entrada do elementodiversor de fluido.

Quase todas as aberturas de fluido no alojamento sãopreferivelmente dispostas com seus eixos geométricos de abertura em ângulosiguais em relação ao eixo geométrico central. Estas podem estar, por exemplo,em um ângulo de 30 a 15 graus, ou como na concretização preferida dainvenção, para uso em águas submarinas, todas as aberturas, tanto as deentradas e as de saídas, estarem em um ângulo reto e em um plano comum.

Existe também a possibilidade de dispor todas as aberturas de entradasimetricamente ao redor do eixo geométrico central do alojamento e de ter aabertura de saída com um ângulo diferente que o das entradas.

A forma externa do elemento de anel preferivelmente corresponde àforma interna do alojamento. Em uma concretização preferida, o elemento deanel possui uma forma principalmente cilíndrica com uma parte inferior e éconectado a um elemento de flange superior que também forma o elementosuperior do alojamento quando o tubo de distribuição é montado. O elementodiversor de fluido está disposto na forma cilíndrica entre a parte inferior eelemento de flange superior.

De acordo com a invenção, a superfície interna do elemento de anelé preferivelmente esférica, pelo menos em uma parte, porém em umaconcretização, a superfície interna do elemento de anel pode ser cilíndrica. Naconcretização preferida, as aberturas de entrada são dispostas na parteesférica da superfície interna. O elemento diversor é formado paracorresponder à superfície interna do elemento de anel, por ter uma entradaformada para estar em apoio estreito ao redor da abertura de entradaescolhida, que deveria ser desviada e para ser girado para estar em contatocom a abertura de entrada escolhida.

Existe um dispositivo de vedação disposto no sistema diversor defluido para obtenção de uma conexão vedada entre o elemento de anel e oelemento diversor de fluido. Isto será descrito em maiores detalhes a seguir.Existem também outras vedações entre o elemento de anel e o alojamento,dispostas no sistema diversor de fluido.

Na concretização preferida, a outra superfície externa do elementode anel é principalmente cilíndrica. Isto fornece uma produção fácil e tambéminserção no alojamento quando se instala o tubo de distribuição em umalocalização em águas submarinas. Os elementos de anel podem, contudo, emoutras concretizações, possuir uma superfície externa formada pelo menosparcialmente como um cone truncado ou como um elemento em formatocilíndrico de múltiplos lados com os lados diferentes com área igual oudiferente ou uma combinação de opções diferentes.

Para emprego em águas submarinas, em uma concretizaçãopreferida, o sistema diversor de fluido compreende dispositivos para conectarum elemento de acionamento, por exemplo, um acionador, para girar oelemento diversor de fluido. O elemento de acionamento pode ser anexado deforma liberável ao elemento de anel ou na concretização preferida, ao elementode flange superior, para desconexão fácil e possível reparo, sem precisardesmontar o tubo de distribuição. Existem também, preferivelmente porquestões de segurança, sistemas para operar o elemento diversor de fluido além do elemento de acionamento, por exemplo, por ter-se um elementooperacional que possa ser operado por um mergulhador ou um ROV no casodo tubo de distribuição ser usado em águas submarinas. Preferivelmente, osistema diversor de fluido compreende dispositivos para elevar o sistemaaxialmente para fora do alojamento. Esses podem ser ganchos ou anéis ououtros dispositivos para engajamento com uma ferramenta de içamento ouROV.

Para instalação segura do tubo de distribuição em uma localizaçãoem águas submarinas, o sistema diversor de fluido e o alojamentopreferivelmente compreendem dispositivos para guiar o sistema diversor defluido na posição correta em relação ao alojamento.

Na concretização preferida, o dispositivo de vedação entre oelemento diversor de fluido e o elemento de anel é um sistema de vedação demetal-metal de auto-ajuste. O sistema de vedação compreende, em umaconcretização preferida, um primeiro elemento, um elemento de mola, umreforçador de vedação, um segundo elemento e um elemento de vedação. Oelemento de mola é disposto entre o primeiro e segundo elementos, emconjunto com o reforçador de vedação. O reforçador de vedação possui umaconfiguração que ativou a vedação por pressão em ambos os lados. Asuperfície do elemento de vedação voltada para a superfície interna doelemento de anel corresponde à forma da superfície interna dos elementos deanel, preferivelmente esférica.

A invenção será descrita agora em mais detalhes com umaconcretização preferida com referência aos desenhos anexos, onde:

A figura 1 mostra um tubo de distribuição de acordo com ainvenção,

A figura 2 mostra uma seção parcialmente transversal através dotubo de distribuição na figura 1,

A figura 3 mostra o tubo de distribuição em uma vista explodida,

A figura 4 mostra uma seção parcialmente transversal através dotubo de distribuição, em vista explodida na figura 3,A figura 5 ilustra uma seção transversal do elemento diversor defluido com o dispositivo de vedação de acordo com a invenção,

A figura 6 mostra o elemento diversor de fluido com o dispositivo devedação em uma vista explodida, e

A figura 7 mostra uma seção transversal das peças do dispositivode vedação na figura 6.

A figura 1 mostra um tubo de distribuição de acordo com a invençãoe a figura 2 mostra uma seção parcialmente transversal do tubo de distribuiçãona figura 1. Os mesmos elementos são mostrados na vista explodida nasfiguras 3 e 4. O tubo de distribuição 1 compreende um alojamento 10, que éprincipalmente cilíndrico em sua forma externa e possui um eixo geométricocentral 11. O alojamento possui na seção transversal através do eixogeométrico central, preferivelmente, uma forma externa poligonal para conexãomais fácil da tubulação (não mostrada) que seria anexada ao tubo dedistribuição. O alojamento compreende, preferivelmente, uma parte inferior 14e paredes 15. As paredes 15 formando o alojamento 10 compreendem váriasaberturas de entrada de fluido 12 e uma abertura de saída 13. Essas aberturas12, 13 são todas conectadas no espaço comum dentro do alojamento 10,dessa forma, as entradas 12 são conectadas à saída 13. Todas as aberturas de entrada 12 possuem eixos geométricos centrais que estão todos em umplano comum principalmente em ângulo reto com o eixo geométrico central 11do alojamento 10. Também, a abertura de saída 13 possui um eixo centralparalelo ao eixo central das aberturas de entrada 12.

Dentro do alojamento 10 existe um sistema diversor de fluido 20compreendendo um elemento de anel 21 e um elemento diversor de fluido 25.O elemento de anel 21 compreende uma seção principalmente cilíndrica comuma parte inferior e uma seção de flange 30 superior. O flange superior 30forma uma cobertura do alojamento 10, quando o tubo de distribuição émontado, conforme mostrado nas figuras 1 e 2. O elemento de anel 21 compreende aberturas 22A, 22B correspondendo às aberturas 12, 13 noalojamento 10. O elemento de anel 21 possui uma superfície externacorrespondendo a uma forma interna do alojamento 10. A mesma pode, emuma seção transversal, ser cilíndrica, poligonal ou afunilada na direçãolongitudinal do eixo geométrico central do alojamento. O aspecto principal éque o sistema diversor de fluido 20 pode ser inserido facilmente dentro doalojamento 10, devido à superfície interna correspondente do alojamento e asuperfície externa do elemento de anel.

O elemento diversor de fluido 25 está disposto girando ao redor doeixo geométrico central 11 do alojamento 20, dentro do elemento de anel 21. Oelemento diversor de fluido 25 compreende uma entrada 26 que pode serposicionada em alinhamento com uma das aberturas de entrada 12, noalojamento 10. O elemento diversor de fluido 25 compreende, adicionalmente,uma saída 27 que, na concretização preferida, é orientada na direçãolongitudinal do eixo geométrico central 11 do alojamento 10. Existe também,em conexão com a saída 27, uma abertura na parte inferior do elemento deanel 21 e na parte inferior 14 do alojamento 10. Pode haver, de acordo com ainvenção, outras configurações de entradas, saídas e saída do elementodiversor de fluido. As entradas podem ser dispostas com um ângulo diferentede 90° em relação ao eixo geométrico central e a saída com um ângulodiferente.

O elemento diversor de fluido compreende, adicionalmente, umdispositivo de conexão de acionamento 28, que se estende através do flangesuperior 30 do elemento de anel 21 e que pode ser conectado de formaliberável a um elemento de acionamento 5, por exemplo, na forma de umacionador. O dispositivo de conexão de acionamento 28 pode também serconectado ao dispositivo de operação 6 que pode ser manualmente operado ouoperado por um ROV ou outros equipamentos.

Existe também um sistema de vedação dinâmico entre o elementodiversor de fluido 25 e uma superfície interna do elemento de anel 21 paraobter uma conexão vedada entre o elemento diversor de fluido 25 e umaabertura de entrada escolhida 22A no elemento de anel 21. O sistema devedação será explicado com referência às figuras 5 à 7. Existem tambémdispositivos de vedação entre a saída do elemento diversor de fluido 27 e oelemento de anel 21. Existem também sistemas de vedação estáticos entre osistema diversor de fluido 20 e o alojamento 10 vedando a conexão entre asaberturas diferentes, as vedações nesses sistemas sendo dispostas no sistemadiversor de fluido 20, os quais, dessa forma, serão acionados em conjunto como sistema diversor de fluido 20, quando o tubo de distribuição 1 fordesmontado. Existem também vedações normais, como é comum no campotécnico, entre outros elementos no tubo de distribuição, as mesmas não sendoexplicadas, uma vez que são óbvias aos versados na arte.

O sistema diversor de fluido 20 compreende, adicionalmente,conforme melhor mostrado nas figuras 3 e 4, dispositivos de elevação 7 paraelevar o sistema diversor de fluido 20 para dentro e para fora do alojamento 10para montagem e desmontagem do tubo de distribuição. O tubo de distribuiçãotambém compreende dispositivos guia 8,8', na forma de pinos de guia 8dispostos no sistema diversor de fluido e guias 8' dispostos no alojamento 10,para guiar o sistema diversor de fluido 20 com suas aberturas na posiçãocorreta em relação às aberturas no alojamento 10. O tubo também compreendedispositivos de travamento 9, para travar o sistema diversor de fluido 20 aoalojamento 10, quando a tubulação for desmontada.

O dispositivo de vedação dinâmica 40 entre o elemento diversor defluido 25 e o elemento de anel 21 é mostrado nas figuras 5 à 7. Conforme vistoda seção transversal da figura 5, a entrada 26 do elemento diversor de fluido25 possui um sistema de vedação 40 para vedação contra a superfície internado elemento de anel 21 (não mostrado nas figuras 5-7). O elemento diversor defluido 25 também possui um elemento de vedação 50 ao redor da saída 27.

O sistema de vedação 40 compreende um primeiro elemento 41. Oprimeiro elemento 41 possui uma superfície curva 42 em apoio estático com o elemento diversor de fluido 25. O primeiro elemento 41 pode ser formado, emuma configuração diferente, como parte do elemento diversor de fluido 25. Oprimeiro elemento 41 compreende o lado oposto da superfície curva 42 e umasuperfície de extremidade compreendendo várias ranhuras e superfíciesescalonadas para interação com outras partes do sistema de vedação 40. Osistema de vedação 40 compreende, adicionalmente, um elemento de mola 44,um reforçador de vedação 45, um segundo elemento 46 e um elemento devedação 47. O elemento de mola 44 é disposto entre uma superfícieescalonada do primeiro elemento 41 e uma superfície do segundo elemento 46,fornecendo alguma elasticidade entre os dois elementos 41, 46. Conforme vistomelhor na figura 7, o reforçador de vedação 45 está disposto em uma ranhurano segundo elemento 46 e pelo que, em conexão com o segundo elemento 46nos dois lados. Quando o sistema de vedação 40 é montado, as superfíciesescalonadas do primeiro elemento 41 apoiarão contra reforço de vedação 45nos dois outros lados, conforme pode ser visto na figura 5. O reforçador devedação 45 possui forma e configuração que fazem com que ele vede ambosos modos. O segundo elemento 46 possui, em sua superfície voltada para forado elemento diversor de fluido 25, uma ranhura, onde o elemento de vedação47 está disposto. Uma superfície 48 do elemento de vedação 47 que estávoltada para a superfície interna do elemento de vedação 21, possui umaconfiguração correspondente à da superfície interna do elemento de anel aoredor das aberturas 22, na concretização esférica preferida.

A invenção será explicada agora com referência a umaconcretização preferida, sendo possível realizar alterações e modificações comrelação às concretizações, as quais se encontram dentro do escopo dainvenção conforme definido pelas reivindicações que se seguem. É possívelpensar em um alojamento compreendendo parte inferior e paredes e umacobertura separada que seja posicionada apoiada contra as paredes quando osistema diversor de fluido for inserido no alojamento. O elemento de anel podenão compreender uma parte inferior. As entradas podem ter um ângulodiferente; os meios para elevação do sistema diversor de fluido podemconstituir qualquer forma para conexão do elemento de elevação, tais como,sistemas de liberação rápida, ganchos, superfícies de grampeamento ouseções adaptadas para inserção de equipamento de agarre, etc.

Claims

1. Tubo de distribuição para fluidos, compreendendo um alojamento(10) com um eixo geométrico central (11) e várias aberturas de fluido (12, 13)através das paredes que formam o alojamento (10) e dispositivos (17) paraconectar as tubulações de fluido ao alojamento (10) em conexão com asaberturas de fluido (12,13), e um sistema diversor de fluido (20),compreendendo um elemento diversor de fluido (25) montado no sistema (20)girando seletivamente ao redor de um eixo geométrico, compreendendo umasaída (27) e uma entrada (26) que pode ser posicionada em conexão com umaabertura de fluido (12, 13) no alojamento, caracterizado pelo fato de que osistema diversor de fluido (20) é axialmente inserível no alojamento (10) e,adicionalmente, compreende um elemento de anel (21), com uma configuraçãoexterna complementar a uma configuração interna do alojamento (10), o elemento de anel (21) sendo posicionado ao redor do elemento diversor defluido (25) e conectado ao elemento diversor de fluido (25), e o elemento deanel (21) compreendendo aberturas de fluido (22A,B) correspondendo àsaberturas de fluido (12,13) no alojamento.

2. Tubo de distribuição, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das aberturas de fluido (12,13) no alojamento é uma saída de fluido (13), e pelo menos uma das aberturasde fluido é uma entrada de fluido (12), preferivelmente uma saída e váriasentradas com diâmetros diferentes das aberturas de entrada e saída.

3. Tubo de distribuição, de acordo com uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que as aberturas de fluido (12,13) noalojamento são dispostas com seu eixo geométrico da abertura em ângulosiguais em relação ao eixo geométrico central (11) e preferivelmente em umplano comum.

4. Tubo de distribuição, de acordo com uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que a superfície interna do elementode anel (21) é pelo menos parcialmente esférica.

5. Tubo de distribuição, de acordo com uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que a superfície externa do elementode anel (21) corresponde à superfície interna do alojamento (10).

6. Tubo de distribuição, de acordo com uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que o sistema diversor de fluido (20)compreende dispositivos (28) para conexão de um elemento de acionamento(5) para girar o elemento diversor de fluido (25) e ou dispositivos (6) paraoperar a rotação do elemento diversor de fluido manual ou mecanicamente.

7. Tubo de distribuição, de acordo com uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que o sistema diversor de fluido (20)compreende dispositivos (7) para elevar o sistema axialmente para fora doalojamento (10).

8. Tubo de distribuição, de acordo com uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que o sistema diversor de fluido (20)e ou o alojamento (10) compreendem dispositivos (8,8') para guiar o sistemadiversor de fluido (20) na posição correta em relação ao alojamento (10).

9. Tubo de distribuição, de acordo com uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que os dispositivos de vedaçãoestática entre o alojamento (10) e o elemento de anel (21) ao redor dasaberturas de fluido são anexados ao elemento de anel (21).

10. Tubo de distribuição, de acordo com uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que o sistema de vedação (40) entreo elemento diversor de fluido (25) e os elementos de anel (21) é um sistema devedação metal-metal de auto ajuste.

11. Tubo de distribuição, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de que o sistema de vedação (40) compreende umelemento de mola (44) disposto entre um primeiro elemento (41) conectado aoelemento diversor de fluido (25) e um segundo elemento (46) disposto entre oprimeiro elemento (41) e o elemento de anel (21), um reforçador de vedação(45) entre os primeiro (41) e segundo (46) elementos e um elemento devedação (47) disposto em ma superfície do segundo elemento (46) voltadocontra o elemento de anel (21), o elemento de vedação (47) possuindo umasuperfície (48) encostada contra o elemento de anel (21) correspondendo àsuperfície interna do elemento de anel (21), preferivelmente esférica.