BRPI0900683A2

BRPI0900683A2 - dispositivo de detecÇço e de sinalizaÇço de passagem de pig ou esfera e conjunto de detecÇço e sinalizaÇço de passagem de pig ou esfera

Info

Publication number: BRPI0900683A2
Authority: BR
Inventors: Hideyo Nakatani; Robson Garcia; Costa Geraldo Afonso Da
Original assignee: Aselco Indestria Com Imp Acco E Exportacco De Instr Ltda
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2010-12-14
Also published as: WO2010105319A3; WO2010105319A2

Abstract

DISPOSITIVO DE DETECÇçO E DE SINALIZAÇçO DE PASSAGEM DE PIG OU ESFERA E CONJUNTO DE DETECÇçO E SINALIZAÇçO DE PASSAGEM DE PIG OU ESFERA. A presente invenção se refere, de uma maneira geral, a um dispositivo de detecção e sinalização da passagem de PIG ou esfera em um conduto, a fim de sinalizar automaticamente a passagem do dito PIG ou da esfera em um ponto específico de um conduto. De acordo com uma realização da presente invenção, o dispositivo de detecção de passagem de PIG ou esfera compreende: uma carcaça (11); um corpo cilíndrico (12) montado concentricamente à dita carcaça e que delimita, por meio de uma parede (15), uma cavidade superior (14) e uma cavidade inferior (13); em que uma haste (17) é montada concentricamente de forma a poder deslizar na dita cavidade inferior (13) dito corpo cilíndrico e que compreende, de um lado, um êmbolo (18) e, de outro lado, um meio de acionamento (19); e em que uma segunda haste (21) é montada concentricamente de forma a poder deslizar na dita cavidade superior (14) do dito corpo cilíndrico e que compreende, de um lado, uma vareta (31) que se estende a um dispositivo de sinalização (30) e, de outro lado, um segundo meio de acionamento (22).

Description

"DISPOSITIVO DE DETECÇÃO E DE SINALIZAÇÃO DE PASSAGEM DEPIG OU ESFERA E CONJUNTO DE DETECÇÃO E SINALIZAÇÃO DEPASSAGEM DE PIG OU ESFERA"

Campo da Invenção

A presente invenção se refere, de uma maneira geral, a umdispositivo de detecção e sinalização da passagem de qualquer tipo de PIG(metálico ou espuma), ou esferas em um conduto, a fim de sinalizarautomaticamente a passagem do dito PIG ou da esfera em um ponto específicode um conduto.

Antecedentes da Invenção

Em grandes sistemas de linhas de condutos, como no caso desistemas empregados na indústria petroleira, é comum a utilização de PIGs ouesferas que deslizam pelo conduto juntamente com o fluido, e também édesejoso detectar a passagem destes dispositivos em pontos específicos aolongo da tubulação.

O emprego de PIGs ou esferas geralmente têm por finalidadedeterminar o início e o fim de passagem de uma determinada batelada defluido, ou eventualmente verificar se existem obstruções no conduto. Tambémpodem ser empregados na limpeza do conduto ou determinar a velocidade decirculação de fluido na tubulação.

PIGs são dispositivos mais complexos, que geralmente possuemo mesmo diâmetro da tubulação e são empregados para a limpeza datubulação. Esferas, por sua vez, geralmente são esferas realizadas em ummaterial resiliente, tal como um polímero, e não possuem função de limpeza datubulação, mas têm por finalidade apenas permitir sua passagem pelo condutojuntamente com um fluido, a fim de se detectar o ponto de passagem da esferaao longo da tubulação.

Qualquer que seja o dispositivo empregado, se um PIG ou esfera,é desejoso, em muitas circunstâncias, localizar o ponto em que tais dispositivospassam através de uma tubulação ou conduto. Para tanto, são empregadosdetectores e sinalizadores montados na tubulação nos pontos em que sedeseja verificar a passagem do PIG ou da esfera. Tais detectores esinalizadores indicam o momento quando um PIG ou esfera passou naqueleponto específico em que está montado o detector/sinalizador na tubulação.

No entanto, dispositivos de detecção de passagem de PIG ou esferasão geralmente dispositivos complexos e possuem igualmente uma construçãocomplexa, devido às altas pressões a que são submetidos, decorrente da pressãoexercida nas paredes da tubulação pelo fluido. Ademais, os mecanismos desinalização, geralmente dispositivos mecânicos, são igualmente complexos e dedifícil manuseio, uma vez que, devido às altas pressões, conforme mencionado, aativação desses mecanismos de sinalização pode ser pesada e exigir o emprego deuma força considerável.

Assim, constitui um objetivo da presente invenção prover umdispositivo de detecção de passagem de PIG ou esfera que possua umaconstrução mais simples aos dispositivos conhecidos no estado da técnica.

Um objetivo adicional da presente invenção constitui umdispositivo de sinalização de passagem de PIG ou esfera cujo mecanismo sejamais simples e mais leve de ser acionado quando comparado com osdispositivos conhecidos do estado da técnica.

Descrição da Invenção

A fim de atingir os objetivos acima citados, dentre outros, apresente invenção tem por objeto um dispositivo de detecção de passagem dePIG ou esfera, que compreende:

uma carcaça, que é montada em uma tubulação;

um corpo cilíndrico montado concentricamente à dita carcaça e quedelimita, por meio de uma parede, uma cavidade superior e uma cavidade inferior;em que uma haste é montada concentricamente de forma a poderdeslizar na dita cavidade inferior do corpo cilíndrico e que compreende, de umlado, um êmbolo e, de outro lado, um meio de acionamento; e

em que uma segunda haste é montada concentricamente deforma a poder deslizar na dita cavidade superior do corpo cilíndrico e quecompreende, de um lado, uma vareta que se estende a um dispositivo desinalização e, de outro lado, um segundo meio de acionamento.

De acordo com realizações adicionais da presente invenção, asseguintes características, sós ou em combinação, podem estar previstas nodispositivo de detecção de passagem de PIG ou esfera:

A carcaça é fixa a uma tubulação;

O corpo cilíndrico é montado à carcaça por meio de rosqueamento;

O corpo cilíndrico compreende adicionalmente meios de vedação paraisolar a pressão exercida pelo fluido;

- Ditos meios de vedação são anéis ou gaxetas;

O corpo cilíndrico compreende adicionalmente um anel montado em suaextremidade inferior, a fim de evitar que a haste deslize e se desprenda da ditacavidade inferior;

O dito meio de acionamento é um ímã;

- O ímã previsto na haste compreendida na dita cavidade inferior émontado de tal forma a exercer uma força de repulsão contra o ímã previsto nahaste compreendida na dita cavidade superior.

A invenção também se refere a um dispositivo de sinalização depassagem de PIG ou esfera, a ser montado em um dispositivo de detecção dapassagem de PIG ou esfera. De acordo com a invenção, o dispositivo desinalização de PIG ou esfera compreende:

- uma vareta que, de um lado, está conectada e se estende apartir de um dispositivo de detecção de passagem de PIG ou esfera e, de outrolado, está conectada e apóia uma haste em balanço;

- uma haste em balanço que, de um lado, está fixada e poderotacionar em torno de seu ponto de fixação e, de outro lado, está fixada a ummeio de sinalização; e

- um meio de sinalização, que é conectado à dita haste e éresponsivo a um movimento da dita haste em balanço.

De acordo com realizações adicionais da presente invenção, odispositivo de sinalização pode compreender uma ou mais das seguintescaracterísticas:

- O dispositivo está contido e protegido por um invólucro;Dita vareta é ajustável em seu comprimento;

A vareta compreende meios para ajustar a angulação da dita haste embalanço;

O dito meio de sinalização é um pêndulo que se trava a umaextremidade da haste em balanço por meio de um entalhe nele previsto;

Dito pêndulo está fixado em um eixo sobre o qual pode rotacionar pormeio da ação da força gravitacional;

Dito pêndulo compreende adicionalmente uma mola;

Dito pêndulo compreende adicionalmente uma bandeirola que semovimenta solidariamente ao movimento do dito pêndulo;

Dito meio de sinalização é um dispositivo elétrico.

A invenção tem por objeto ainda um conjunto de detecção esinalização da passagem de PIG ou esfera em um conduto, formado pelodispositivo de detecção de passagem de PIG ou esfera, conforme descritoacima, e pelo dispositivo de sinalização de passagem de PIG ou esfera,também conforme acima descrito.

Breve Descrição dos Desenhos

A presente invenção será agora descrita com relação a umarealização particular, fazendo-se referência às figuras anexas. Tais figuras sãoesquemáticas, e suas dimensões e ou proporções podem não corresponder àrealidade, uma vez que visam descrever a invenção de forma didática, semimpor quaisquer limitações senão aquelas definidas pelas reivindicações maisadiante, sendo que:

A figura 1 é uma vista frontal em corte de um dispositivo dedetecção de passagem de PIG ou esfera em conjunto com o dispositivo desinalização, segundo uma realização da presente invenção, mostrando osinalizador engatado;

a figura 2 é o dispositivo de detecção e sinalização da figura 1,mostrando o sinalizador desengatado; e

A figura 3 mostra o dispositivo das figuras 1 e 2 montado em umconduto.

Descrição de Realizações Particulares da Invenção

As figuras 1 a 3 ilustram uma realização particular do dispositivode detecção e sinalização de passagem de PIG ou esfera segundo umarealização particular da presente invenção. O dispositivo compreende umacarcaça (11) dentro da qual é montado o dispositivo de detecção e, acima daqual, é montado o dispositivo de sinalização (30). A carcaça (11) pode ser fixaem uma tubulação (40), ou seja, pode ser solidária e fixada em uma tubulaçãopor meio de solda, por exemplo.

O dispositivo de detecção e sinalização de passagem de PIG ouesfera de acordo com a invenção, permite sua montagem e retirada datubulação (40) durante a operação desta tubulação, ou seja, sob pressão.

Concentricamente à carcaça, é montado um corpo cilíndrico (12)que delimita duas cavidades (13, 14) igualmente cilíndricas e concêntricas,separadas por uma parede (15). O corpo cilíndrico (12) pode ser montado àcarcaça por qualquer meio adequado e, preferencialmente, é roscado àcarcaça.

O corpo cilíndrico (12) pode compreender adicionalmente meiosde vedação (16) a fim de vedar a porção inferior do corpo cilíndrico, onde seencontra a sua cavidade inferior (13), do ambiente pela pressão exercida pelofluido contido na tubulação (40). Como muitas vezes a pressão exercida pelofluido em uma tubulação excede os 70 kgf/cm2 e pode chegar a 200 kgf/cm2,pode ser desejoso prever tais meios de vedação. Os meios de vedação podemcompreender quaisquer meios adequados, tais como, porém sem limitação,anéis, gaxetas, retentores, etc. Conforme realização ilustrada, é empregado umanel de teflon para assentamento do corpo cilíndrico (12) na carcaça (11), eo'ring de Viton®, elastômero que apresenta excelente resistência ao calor e afluidos solventes, e que pode ser obtido junto a E.l. DuPont de Nemours andCompany.

Na cavidade cilíndrica inferior (13) do corpo cilíndrico (12), éprevista uma haste (17) que pode deslocar-se concentricamente na ditacavidade. Em uma extremidade da haste (17) é previsto um êmbolo (18) e, naoutra extremidade, um ímã (19). Como pode ser observado, o êmbolo (18)pode deslizar-se concentricamente através da carcaça - união (11) e, estandofixado à haste (17), esta, por sua vez, pode deslizar-se concentricamente nacavidade inferior (13) do corpo cilíndrico (12). O êmbolo pode ser fixado porquaisquer meios à extremidade da haste (17), e possui diâmetro inferior ao dacarcaça (11) em sua porção inferior, de forma que, quando o detector dapresente invenção está operação, a pressão exercida pelo fluido contido natubulação (40) preenche toda a cavidade delimitada pela porção inferior dacarcaça, permeando o êmbolo e a haste (17), de forma que o conjunto êmbolo-haste (17, 18) trabalhe em pressão equalizada com a pressão exercida pelofluido na tubulação (40), conforme ficará evidente mais adiante. Naextremidade oposta da haste (17), é previsto um ímã (19), cuja função serámais bem compreendida adiante.

O corpo cilíndrico (12) pode compreender ainda, na extremidadeinferior de sua cavidade inferior (13), um anel trava (20), a fim de limitar omovimento da haste (17) e do êmbolo (18). Em outras palavras, o anel trava(20) tem por finalidade manter a haste (17) no interior da cavidade (13) e evitarque ela escape pela abertura inferior da carcaça (11).

Na cavidade cilíndrica superior (14) d o corpo cilíndrico (12) éprevista uma segunda haste (21) que pode se mover concentricamente na ditacavidade. De um lado da haste (21), em sua porção inferior, é montado um ímã(22) e, de outro lado, na sua porção superior, a haste estende-se ao dispositivode sinalização (30), também objeto da presente invenção e que será explicadoem maiores detalhes adiante.

Preferencialmente, o ímã (19) da haste inferior (17) é montado detal forma que seu pólo voltado para a porção superior da haste e faceando aparede (15) do corpo cilíndrico, coincida com o pólo do ímã (22) montado naextremidade inferior da haste superior (21), e igualmente faceando a parede(15) do corpo (12). Dessa forma, é possível criar uma força repulsiva entre osdois ímãs (19, 22) pela identidade dos pólos voltados um contra o outro,conforme ficará claro mais adiante quando da explicação do funcionamento dodispositivo de detecção e sinalização da presente invenção.

O dispositivo de sinalização (30), também objeto da presenteinvenção, é explicado em maiores detalhes agora.

A partir da extremidade da haste (21) montada na cavidadesuperior (14) do corpo cilíndrico, estende-se uma vareta (31) que, em suaporção superior, é por sua vez conectada a uma haste em balanço (32). Estahaste em balanço, de um lado, é fixada a um suporte (33), de forma que elapossa rotacionar em torno de seu ponto de fixação (34) no suporte. Do outrolado, a haste em balanço (32) é livre e sua extremidade é destinada a seconectar em um meio de sinalização.

O meio de sinalização pode ser qualquer meio adequado deforma a sinalizar a passagem de um PIG ou esfera. De acordo com arealização ilustrada, o meio de sinalização é um pêndulo solidário a umabandeirola (36). Nesse sentido, o pêndulo compreende um entalhe (37)previsto a se conectar e encaixar na extremidade da haste em balanço (32)que, quando se movimenta para cima com a passagem do PIG ou da esfera,libera o pêndulo que se rotaciona, por gravidade, levantando a bandeirola,conforme fica claro a partir da figura 2.

Assim, a vareta (31) está conectada e segura a haste em balanço(32). Quando a vareta se movimenta, transfere seu movimento à haste que, porsua vez, se rotaciona, ainda que parcialmente, em torno de seu ponto defixação (34). O pêndulo (35), montado em um eixo (38) em torno do qual podese rotacionar, possui um entalhe (37) destinado a se encaixar na extremidadelivre da haste em balanço (32). A bandeirola (36) associada e solidária aopêndulo, gira juntamente com este e informa a passagem do PIG ou da esfera.

Em uma realização adicional, a vareta (31) possui um ajuste emaltura, de forma a poder ajustar a haste em balanço (32) no entalhe (37). Aindaconforme uma realização adicional, a extremidade (39) da vareta (31) possuiigualmente um ajuste da angulação da haste em balanço, de forma que sepossa ajustar o perfeito encaixe da extremidade livre da haste (32) no entalhe(37).

O funcionamento do dispositivo de detecção (10) da passagem dePIG ou esfera, bem como do dispositivo de sinalização (30), objetos dapresente invenção, será descrito agora, e é ilustrado em seqüência comrelação às figuras 1 a 3.

A carcaça (11) do dispositivo de detecção (10) é montada em umatubulação (40). Um furo previsto na tubulação e concentricamente realizado emdiâmetro igual ao diâmetro interno da carcaça permite que o êmbolo (18) sejainserido e ajustado no interior da tubulação.

Como o fluido contido na tubulação envolve todo o êmbolo (18) ea haste (17) que o segura, a pressão exercida pelo fluido equaliza a pressãodentro da porção inferior da carcaça, onde está montado o êmbolo. A hastesuperior (21) é montada na cavidade superior do corpo cilíndrico (12) econectada ao dispositivo de sinalização (30). Para armar o dispositivo desinalização basta apenas conectar a haste em balanço (32) no entalhe (37).

Essa conexão pode ser feita simplesmente girando a bandeirola (36) parabaixo, e o entalhe (37) encaixa-se automaticamente na extremidade da hasteem balanço (32). Alternativamente, dependendo das características físicas dolocal onde é montado o dispositivo de detecção (10), podem ser necessáriospequenos ajustes para o perfeito encaixe da haste em balanço (32) no entalhe(37). Tais ajustes podem ser tanto na altura da vareta (31) como na angulaçãoda haste em balanço (32), que pode ser realizada através de parafusosprevistos na extremidade (39) da vareta (31).

Quando um PIG ou esfera (50) passa pelo interior da tubulação(40) no ponto em que está montado o dispositivo de detecção (10), este exerceuma pressão sobre o êmbolo (18), que se desloca axialmente para cima e,dessa forma, movimenta a haste (17) no qual está fixado e o ímã (19) previstona porção superior da haste.

Como o ímã (19) da haste (17) de fixação do êmbolo (18) estámontado de forma a exercer uma força de repulsão contra o ímã (22) montadona haste superior (21), o movimento para cima da haste do êmbolo cria umaforça magnética contra a haste superior, impelindo-a igualmente a ummovimento ascendente.

A vareta (31) que se estende a partir da haste superior (21)movimenta a haste em balanço (32), rotacionando-a e deslocando-a do entalhe(37) previsto no pêndulo (35). O pêndulo, então liberado, rotaciona devido àforça gravitacional, levantando a bandeirola (36) e, dessa forma, sinalizandoque um PIG ou esfera passou naquele momento pela tubulação.

Em uma realização alternativa da presente invenção, o pêndulonão é movido por gravidade, mas pode ser prevista uma mola para permitir omovimento de rotação.

De acordo com outra realização alternativa da presente invenção,o meio de sinalização pode ser um meio elétrico, tal como um contato elétrico(39). Nesse sentido, pode ser previsto no próprio pêndulo um contato (39'), queé fechado em outro contato (39) quando o pêndulo está na sua posiçãoabaixada, conectando-se a um contato elétrico (39) previsto no invólucro (60)do dispositivo de sinalização. Eventualmente, o contato elétrico pode serprevisto na extremidade da vareta (31) que, quando realiza um movimentoascendente com a passagem do PIG ou da esfera, conecta-se a outro contatoelétrico correspondente previsto no invólucro do dispositivo de sinalização.

Deve ser considerado que, embora a presente invenção tenhasido descrita com relação às suas realizações particulares, os técnicos noassunto poderão desenvolver uma ampla variação de detalhes estruturais eexpandir os conceitos acima expostos para outros tipos de aplicações sem, noentanto, se desviar dos princípios da invenção. Por exemplo, os várioselementos mostrados na realização acima podem ser combinados de umamaneira não ilustrada acima. Portanto, as reivindicações anexas devem serinterpretadas como cobrindo todos e quaisquer equivalentes que se enquadramdentro do âmbito e caráter da invenção.

Claims

1. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO DE PASSAGEM DE PIGOU ESFERA (10), caracterizado por compreender:- uma carcaça (11);- um corpo cilíndrico (12) montado concentricamente à ditacarcaça e que delimita, por meio de uma parede (15), uma cavidade superior(14) e uma cavidade inferior (13);em que uma haste (17) é montada concentricamente de forma apoder deslizar na dita cavidade inferior (13) dito corpo cilíndrico e quecompreende, de um lado, um êmbolo (18) e, de outro lado, um meio deacionamento (19); eem que uma segunda haste (21) é montada concentricamente deforma a poder deslizar na dita cavidade superior (14) do dito corpo cilíndrico(12) e que compreende, de um lado, uma vareta (31) que se estende a umdispositivo de sinalização (30) e, de outro lado, um segundo meio deacionamento (22).

2. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a carcaça é fixa a umatubulação (40).

3. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito corpo cilíndrico (12) émontado à carcaça por meio de uma rosca.

4. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito corpo cilíndrico (12)compreende meios de vedação (16) para isolar a pressão exercida pelo fluido.

5. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo cilíndrico compreendeadicionalmente um anel (20) montado em sua extremidade inferior para travar ahaste (17) em seu curso inferior.

6. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os ditos meios de acionamento(19, 22) são ímãs.

7. DISPOSITIVO DE DETECÇÃO, de acordo com areivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o ímã (19) previsto na haste(17) compreendida na dita cavidade inferior (13) é montado de tal forma aexercer uma força de repulsão contra o ímã (22) previsto na haste (21)compreendida na dita cavidade superior (14).

8. DISPOSITIVO DE SINALIZAÇÃO (30) DE PASSAGEM DEPIG OU ESFERA, caracterizado por compreender:- uma vareta (31) que, de um lado, está conectada e se estende apartir de um dispositivo de detecção (10) de passagem de PIG ou esfera e, deoutro lado, está conectada e apóia uma haste em balanço (32);- uma haste em balanço (32) que, de um lado, está fixada e poderotacionar em torno de seu ponto de fixação (34) e, de outro lado, estáconectada a um meio de sinalização; e- um meio de sinalização, que é conectado à dita haste embalanço e é responsivo a um movimento da dita haste.

9. DISPOSITIVO DE SINALIZAÇÃO, de acordo com areivindicação 8, caracterizado pelo fato de que dito dispositivo está contido eprotegido por um invólucro (60).

10. DISPOSITIVO DE SINALIZAÇÃO, de acordo com areivindicação 8, caracterizado pelo fato de que dita vareta (31) é ajustável emseu comprimento.

11. DISPOSITIVO DE SINALIZAÇÃO, de acordo com areivindicação 8, caracterizado pelo fato de que dita vareta (31) compreendemeios (39) para ajustar a angulação da dita haste em balanço (32).

12. DISPOSITIVO DE SINALIZAÇÃO, de acordo com areivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o dito meio de sinalização é umpêndulo (35) que se trava a uma extremidade da haste em balanço (32) pormeio de um entalhe (37) nele previsto.

13. DISPOSITIVO DE SINALIZAÇÃO, de acordo com areivindicação 12, caracterizado pelo fato de que dito pêndulo (35) está fixadoem um eixo (38) em torno do qual rotaciona por meio da ação da forçagravitacional.

14. DISPOSITIVO DE SINALIZAÇÃO, de acordo com areivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que dito pêndulo(35)compreende adicionalmente uma mola.

15. DISPOSITIVO DE SINALIZAÇÃO, de acordo com uma dasreivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que dito pêndulocompreende adicionalmente uma bandeirola (36) que se movimentasolidariamente ao movimento do dito pêndulo.

16. DISPOSITIVO DE SINALIZAÇÃO, de acordo com areivindicação 8, caracterizado pelo fato de que dito meio de sinalização é umdispositivo elétrico (39, 39').

17. CONJUNTO DE DETECÇÃO E SINALIZAÇÃO DEPASSAGEM DE PIG OU ESFERA em uma tubulação, caracterizado porcompreender:- um dispositivo de detecção (10) tal como definido em qualqueruma das reivindicações 1 a 7; e- um dispositivo de sinalização (30) tal como definido em qualqueruma das reivindicações 8 a 17.