BRPI0912504B1

BRPI0912504B1 - Acoplamento de travamento de brecha, sistema de extração mineral e método de acoplamento do equipamento de extração mineral

Info

Publication number: BRPI0912504B1
Application number: BRPI0912504-3A
Authority: BR
Inventors: Stephen J. Walker; David J. McWhorter
Original assignee: Cameron Technologies Limited
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2009-04-17
Publication date: 2019-04-09
Also published as: US20160327191A1; US10746328B2; NO341155B1; WO2009140027A1; BRPI0912504A2; GB2472161B; US20110037257A1; GB201016792D0; US9267335B2; GB2472161A; NO20101421A1

Abstract

"acoplamento de travamento de brecha,sistema de extração mineral e método de acoplamento do equipamento de extração mineral". a presente invenção refere-se a um acoplamento de travamento de brecha para acoplar as seções de elevador juntas. o acoplamento de travamento de brecha pode ser utilizado de forma não pré-carregada ou précarregada de acordo com as preferências do usuário. adicionalmente, o acoplamento de travamento de brecha pode ser desmontado para inspeção e manutenção e remontado. um anel de travamento (42) prende os dois componentes de acoplamento juntos. os componentes de acoplamento podem ser fixados a extremidades opostas das seções de elevador, tal como através de solda. o anel de travamento (42) pode ser pré-fixado ao primeiro componente de acoplamento para facilitar o armazenamento e a montagem rápida. a montagem do elevador pode ser realizada pela inserção do segundo componente de acoplamento dentro do anel de ravamento (42) e o primeiro componente de acoplamento, então pela rotação do anel de travamento (42) com relação ao segundo componente. adicionalmente, o acoplamento pode ser pré-carregado pelo aperto de fixadores (56) no anel de travamento (42) para fornecer um acoplamento mais estável. diferentemente dos acoplamentos de elevador tradicionais, os fixadores (56) pré-carregados podem ser apertados através de ferramentas portáteis.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para ACOPLAMENTO DE TRAVAMENTO DE BRECHA, SISTEMA DE EXTRAÇÃO MINERAL E MÉTODO DE ACOPLAMENTO DO EQUIPAMENTO DE EXTRAÇÃO MINERAL.

Referência Cruzada a Pedido Relacionado

Esse pedido reivindica prioridade do pedido de patente provisório U.S. N° 61/053.579, intitulado Breech Lock Coupling, depositado em 15 de maio de 2008, que é incorporado aqui por referência em sua totalidade. Antecedentes

Essa seção pretende introduzir o leitor a vários aspectos da técnica que podem ser relacionados aos vários aspectos da presente invenção, que são descritos e/ou reivindicados abaixo. Essa discussão é considerada útil no fornecimento ao leito da informação fundamental para facilitar uma melhor compreensão dos vários aspectos da presente invenção. De acordo, deve-se compreender que essas declarações devem ser lidas nessa perspectiva, e não como admissões da técnica anterior.

Os recursos naturais, tal como óleo e gás, são utilizados como combustível para energizar veículos, aquecer residências, e gerar eletricidade, além de uma constelação de outros usos. Uma vez que um recurso desejado é descoberto abaixo da superfície da terra, sistemas de perfuração e produção são frequentemente usados para acessar e extrair o recurso. Esses sistemas podem ser localizados na costa ou fora dela dependendo da localização de um recurso desejado. Adicionalmente, tais sistemas geralmente incluem um conjunto de boca de poço através do qual o recurso é extraído. Esses conjuntos de boca de poço podem incluir uma ampla variedade de componentes e/ou condutos, tal como envoltórios, árvores, tubulações e similares que facilitam as operações de perfuração e/ou extração.

Quando da perfuração de minerais, um elevador de perfuração pode ser empregado para portar a lama de perfuração para uma broca de perfuração (por exemplo, para lubrificação) e para transportar o retorno de lama e os resíduos de perfuração para cima a partir de um orifício. Por exemplo, um tubo de perfuração que transporta lama de perfuração a partir da superfície para a broca de perfuração pode ser disposto dentro do elevador. O retorno da lama pode voltar para cima pelo elevador na região anular en tre o tubo de perfuração e a parede do elevador. O retorno de lama também pode transportar a pedra deslocada para longe do orifício. Vários outros tubos podem ser dispostos em torno do elevador. Por exemplo, uma ou mais linhas de choke/kill, linhas de amplificação de lama, linhas hidráulicas, e assim por diante podem ser acopladas externamente ao elevador. O elevador pode, por sua vez, ser disposto dentro de outra tubulação para proteger os tubos contra danos.

O elevador consiste geralmente em muitas seções acopladas juntas. Em alguns sistemas, as seções incluem acoplamentos para conectar as extremidades das seções de elevador juntas. Os acoplamentos atuais geralmente incluem flanges circulares dispostos axialmente adjacentes um ao outro nas extremidades das seções do elevador. Os flanges circulares são acoplados por parafusos, que são apertados para acoplar os flanges axialmente e para pré-carregar os acoplamentos para mitigar a fatiga devido às oscilações de carga durante o uso, por exemplo. O aperto dos parafusos é relativamente demorado, levando mais de dois minutos por acoplamento, e geralmente exigindo maquinário pesado para fornecer a pré-carga adequada no acoplamento de flange.

Breve Descrição dos Desenhos

Várias características, aspectos e vantagens da presente invenção se tornarão mais bem compreendidos quando a descrição detalhada a seguir é lida com referência às figuras em anexo nas quais caracteres similares representam partes similares por todas as figuras, em que:

a figura 1 é um diagrama de uma modalidade de um sistema de extração mineral;

a figura 2 é uma vista em perspectiva de uma modalidade de um elevador para uso no sistema de extração mineral da figura 1 ;

a figura 3 é uma vista em perspectiva de uma modalidade de um acoplamento de travamento de brecha para acoplar as seções de elevador da figura 2 juntas;

a figura 4 é uma vista transversal do acoplamento de travamento de breca da figura 3 tirada ao longo da linha 4-4;

a figura 5 é uma vista em perspectiva de uma parte de pino do acoplamento de travamento de breca da figura 3;

a figura 6 é uma vista em perspectiva de uma parte de caixa do acoplamento de travamento de brecha da figura 3; e a figura 7 é uma vista em perspectiva de um anel de travamento do acoplamento de travamento de brecha.

Descrição Detalhada das Modalidades Específicas

Uma ou mais modalidades específicas da presente invenção serão descritas abaixo. Essas modalidades descritas são apenas ilustrativas da presente invenção. Adicionalmente, em um esforço de se fornecer uma descrição concisa dessas modalidades ilustrativas, todas as características de uma implementação real podem não ser descritas na especificação. Deve-se apreciar que no desenvolvimento de qualquer implementação real dessas, como em qualquer projeto de engenharia ou desenho, inúmeras decisões específicas de implementação devem ser feitas para se alcançar os objetivos específicos do projetista, tal como conformidade com as restrições relacionadas com o sistema e com o negocio, que podem variar de uma implementação para outra. Ademais, deve-se apreciar que tal esforço de desenvolvimento deve ser complexo e demorado, mas, não obstante, será uma realização rotineira do desenho e fabricação para os versados na técnica tendo o benefício dessa descrição.

Como discutido abaixo, as modalidades da presente invenção fornecem um acoplamento de travamento de brecha que permite o acoplamento rápido e fácil das seções de elevador. Por exemplo, o acoplamento de travamento de brecha pode incluir um anel de travamento para acoplar as seções do elevador juntas sem a exigência de uma pré-carga. Adicionalmente, o acoplamento de travamento de brecha pode exigir uma pré-carga pelo aperto do anel de travamento através de uma pluralidade de fixadores. Os fixadores podem ser apertados por um equipamento portátil, eliminando, assim, a necessidade de se utilizar equipamento pesado para pré-carregar os acoplamentos do elevador. Em determinadas modalidades, o anel de travamento é completamente removível, de forma que os componentes de aco plamento possam ser facilmente inspecionados por fatiga. Adicionalmente, um ou mais conectores de linha externa podem ser dispostos em torno do acoplamento de travamento de brecha para permitir o compartilhamento de carga com o tubo de elevador.

Voltando-se à figura 1, uma ilustração esquemática fornece uma visão geral de um sistema de extração de mineral 10 de acordo com determinadas modalidades. Uma embarcação de perfuração 12 em uma superfície 14 (por exemplo, a superfície do oceano) é utilizada para extração de minerais, tal como óleo, gás, e gás natural, de um depósito mineral 16 localizado abaixo do solo 18 (por exemplo, o leito do mar). Para permitir essa extração, uma broca de perfuração 20 é abaixada a partir da embarcação de perfuração 12 para o solo 18, e um furo 22 (isso é, um furo de poço) é perfurado até o depósito mineral 16. Um tubo de perfuração 24 supre a lama de perfuração a partir da embarcação de perfuração 12 para a broca de perfuração 20 para lubrificar a broca 20. A lama de perfuração também recolhe os resíduos deslocados pela broca de perfuração 20 e transporta os mesmos de volta para a embarcação de perfuração 12 através de vários tubos incluindo um elevador 26. O elevador 26 pode ser situado em torno do tubo de perfuração 24 de forma que a lama percorra ascendentemente o elevador 26 através de uma parte anular 28 entre o tubo de perfuração 24 e o elevador 26. Um ou mais tubos externos podem ser dispostos em torno do elevador 26 para transportar os fluidos adicionais da embarcação de perfuração 12, como descrito abaixo.

O sistema de extração mineral 10 também inclui uma boca de poço 30 disposta no solo 18, um tubo anular 31 (por exemplo, envoltório) disposto na boca de poço 30 e o furo 22 no solo 18, e uma pilha 32 disposta acima do solo 18. O tubo anula 31 fornece suporte de parede lateral no furo 22 durante as operações de perfuração e extração. O tubo anular 31 também pode fornecer proteção e/ou definir passagens anulares adicionais, por exemplo, para outras linhas ou tubulação. A pilha 32 pode incluir vários controles, perfurações e equipamentos de extração, tal como, por exemplo, uma árvore de natal, um elemento de prevenção de explosão, um elemento pen dente de tubulação, um elemento pendente de envoltório, válvulas de controle hidráulico, e assim por diante. Por exemplo, na modalidade ilustrada, a pilha 32 pode representar uma pilha de elemento de prevenção de explosão (BOP).

A figura 2 ilustra uma modalidade do elevador 26 em mais detalhes. Muitas seções de elevador 34 são frequentemente unidas para formar o elevador 26. Um acoplamento de travamento de brecha 36, ilustrado adicionalmente na figura 3, é considerado capaz de realizar um acoplamento rápido e fácil das seções de elevador 34 durante a instalação do elevador 26. Por exemplo, o acoplamento de travamento de brecha ilustrado 36 inclui uma parte de pino 38 e uma parte de caixa 40 mantidas juntas por um anel de travamento 42. Com referência a ambas as figuras 2 e 3, cada seção de elevador 34 possui a parte de pino 38 em uma extremidade e a parte de caixa 40 na outra extremidade. Por exemplo, as partes de pino e caixa 38 e 40 podem ser soldadas a extremidades opostas de cada seção de elevador 34. Quando a parte de pino 38 de uma seção de elevador 34 é unida à parte de caixa 40 de outra seção de elevador 34, o anel de travamento 42 pode então ser engatado para prender a junta, como descrito em mais detalhes abaixo.

Como ilustrado adicionalmente na figura 2, um ou mais tubos externos 44 podem ser dispostos em tomo do elevador 26. Por exemplo, uma linha de choke 46 pode correr ao longo do elevador 26 para permitir a despressurização dos fluidos de poço. Uma linha de kill 48 pode fornecer fluido pressurizado para a pilha 32 (figura 1) no caso de o fluxo do poço precisar ser encerrado. Adicionalmente, uma linha de amplificação de lama 50 pode ser fornecida ao longo do elevador 26. A linha de amplificação de lama 50 pode suprir lama de perfuração adicional para o elevador 26 acima da broca de perfuração 20 (figura 1). Essa lama adicional aumenta a velocidade do retomo de lama. Outras linhas de fluido, tal como as linhas de fluido hidráulico 52, podem correr ao longo do elevador 26 para fornecer vários fluidos para a pilha 32 (figura 1). Na modalidade ilustradas, os tubos externos 44 podem fornecer também suporte adicional para o elevador 26. Isso é, devido ao desenho do acoplamento de travamento de brecha 36, a carga no eleva dor 26 resultante do peso do elevador 26 e dos componentes fixados ao mesmo é considerada distribuída, ou compartilhada, entre o elevador 26 e os tubos externos 44.

Os tubos externos 44 podem ser acoplados ao elevador 26 através de suportes 54 dispostos em torno dos acoplamentos de travamento de brecha 36. Por exemplo, nas extremidades de cada seção de elevador 34, os tubos 44 são presos à parte de pino 38 e/ou à parte de caixa 40 dos acoplamentos de travamento de brecha 36 através de suportes 54, como ilustrado na figura 3. Os suportes ilustrados 54 são presos às partes de acoplamento 38 e 40 através de fixadores 56 (por exemplo, parafusos). Adicionalmente, prendedores (não ilustrados) podem prender os tubos 44 às seções de elevador 34 entre as extremidades.

A figura 4 é uma seção transversal do acoplamento de travamento de brecha 36 da figura 3 tirada ao longo da linha 4-4, de acordo com determinadas modalidades. A parte de pino 38 do acoplamento 36 inclui uma extremidade de acoplamento 58 e uma extremidade de tubo 60. A extremidade de tubo 60 pode se inserida e soldada a uma seção de elevador 34 (figura 2). De forma similar, a parte de caixa 40 do acoplamento 36 inclui uma extremidade de acoplamento 62 e uma extremidade de tubo 64. A extremidade de tubo 64 também pode ser inserida e soldada a uma seção de elevador 34 (figura 2). As extremidades de acoplamento 58 e 62 são encaixadas juntas pelo avanço da parte de pino 38 para dentro da parte de caixa 40. Uma ou mais vedações 66 (por exemplo, vedações anulares) podem ser dispostas em torno da extremidade de acoplamento 58 da parte de pino 38 para permitir o encaixe impermeável a fluido entre as partes de acoplamento 38 e 40. Como discutido acima, o fluido, tal como o retorno de lama, flui através do acoplamento de travamento de brecha 36 através dos orifícios 68 e 70 para dentro da parte de pino 38 e da parte de caixa 40, respectivamente.

Apesar de as vedações 66 poderem fornecer um encaixe de interferência entre a parte de pino 38 e a parte de caixa 40, o anel de travamento 42 prende as duas partes juntas. Como ilustrado na figura 4, a parte de pino 38 inclui fileiras de dentes 72 que se projetam radialmente para fora perto da extremidade de acoplamento 58. Os dentes cooperativos 74 se projetam radialmente para dentro a partir do anel de acoplamento 42 para coincidir com os dentes 72. De forma similar, a parte de caixa 40 possui fileiras de dentes 76 que se projetam radialmente para fora e cooperam com as fileiras de dentes 78 se projetando radialmente para dentro a partir do anel de acoplamento 42. Como será descrito em mais detalhes abaixo, os dentes cooperativos 72 e 74 podem ser diferentes dos dentes cooperativos 76 e 78.

Em adição à fixação das seções de elevador 34, o acoplamento de travamento de brecha 36 serve para prender os tubos externos 44 ao elevador 26 (figura 2). Os suportes de tubo externos 54 podem ser fixados à parte de pino 38 e à parte de caixa 40 através dos fixadores 56. Cada suporte 54 pode ser preso às superfícies externas 79 da parte de pino 38 e à parte de caixa 40. Na modalidade ilustrada, as superfícies externas 79 incluem superfícies planas 80 para permitir a montagem nivelada com as superfícies planas correspondentes 81 dos suportes de tubo externos 54. Em outra modalidade, as superfícies 80 e 81 podem ser curvas (por exemplo, parte do formato cilíndrico) ao invés de planas, de forma que as superfícies 80 e 81 ainda sejam configuradas para montar os suportes externos 54 de forma nivelada com as superfícies externas 79 da parte de pino 38 e da parte de caixa 40. Adicionalmente, os suportes de tubo externos 54 podem ser montados nas superfícies externas 79 sem uma montagem nivelada. Isso é, as superfícies planas 81 nos suportes de tubo externos 54 podem ser presas a uma superfície externa curva 79 da parte de pino 38 e da parte de caixa 40. Os ombros 82 na parte de pino 38 e na parte de caixa 40 podem permitir o compartilhamento de carga entre os tubos externos 44 e o elevador 26 (figura 2). Por exemplo, os suportes de tubo externos 54 se apoiam nos ombros 82 de modo que forças axiais sejam distribuídas entre a parte de pino 38, a parte de caixa 40, o elevador 26, e os tubos externos 44. Dessa forma, as forças axiais no elevador 26 podem ser compartilhadas entre os vários tubos externos 44 através do engate dos ombros 82 com os suportes de tubo externos 54. Adicionalmente, cada suporte 54 possui um orifício 84 correndo através do mesmo geralmente em paralelo aos orifícios 68 e 70 das partes 38 e 40, respectivamente. Os orifícios 84 podem receber os tubos externos 44 (figura 2).

Voltando-se às figuras de 5 a 7, as modalidades dos componentes do acoplamento de travamento de brecha 36 são ilustradas individualmente em maiores detalhes. A figura 5 ilustra a parte de pino 38 do acoplamento 36. A parte de pino 38 possui um formato geralmente cilíndrico com as superfícies planas 80 fornecendo opcionalmente áreas de fixação nivelada para as superfícies planas correspondentes 81 dos suportes de tubo externos 54 (figura 3). Os furos 85 (por exemplo, furos rosqueados) na superfície externa 79 podem receber os fixadores 56 para prender os suportes 54 na parte de pino 38 (figura 3). Como discutido acima, o ombro 82 permite o compartilhamento de carga entre o elevador 26 e os tubos externos 44 (figura 2). A extremidade de acoplamento 58 da parte de pino 38 inclui vedações 66 (por exemplo, vedações anulares). As vedações 66 podem ser presas à parte de pino 38 através de insertos pequenos 86. Os insertos 86 são rasos o suficiente de forma que as vedações 66 possam se projetar radialmente para fora para contatar o interior da parte de caixa 40 (figura 3).

Os dentes 72 que se projetam radialmente para fora a partir da parte de pino 38 perto da extremidade de acoplamento 58 são configurados para intertravar de forma removível os dentes 74 do anel de travamento 42 (figura 3). Para facilitar essa função de intertravamento, os dentes 72 podem incluir múltiplas fileiras de dentes 88, 90 e 92, cada uma possuindo uma ou mais protuberâncias 94 e um ou mais entalhes 96. As protuberâncias 94 e os entalhes 96 em uma determinada fileira 88, 90 ou 92 podem alternar em torno da circunferência da parte de pino 38. Adicionalmente, as protuberâncias 94 e os entalhes 96 podem alternar de uma fileira para a próxima (por exemplo, a fileira 88 para a fileira 90 ou a fileira 90 para a fileira 92) para formar um padrão enviesado de protuberâncias 94 em torno da extremidade de acoplamento 58 da parte de pino 38.

Adicionalmente, as protuberâncias 94 e/ou as fileiras 88, 90 e 92 podem se estender radialmente para fora para distâncias diferentes. Por e xemplo, a fileira 88 (e as protuberâncias 94 na mesma) podem se estender radialmente para fora a partir da parte de pino 38 por uma extensão menor do que as fileiras 90 e 92 (e as protuberâncias 94 nas mesmas). De outra forma, o diâmetro máximo da fileira 88 (isso é, a distância da superfície externa de uma protuberância 94 para a superfície externa de uma protuberância oposta 94 na fileira 88) pode ser inferior ao das fileiras 90 e/ou 92. As fileiras 88, 90 e 92 podem ter diâmetros mínimos similares (isso é, a distância da superfície externa de um entalhe 96 para a superfície externa de um entalhe oposto 96), com apenas a altura radial das protuberâncias 94 em cada fileira variando (por exemplo, a distância radial da superfície externa dos entalhes 96 para a superfície externa das protuberâncias 94 em uma determinada fileira 88, 90 ou 92). Em outra modalidade, as protuberâncias 94 podem ter alturas radiais similares, com as fileiras 88, 90 e 92 possuindo diâmetros mínimos crescentes. Em outra modalidade adicional, os diâmetros mínimos das fileiras 88, 90 e 92 podem variar juntamente com a altura radial das protuberâncias 94.

Voltando-se à figura 6, a parte de caixa 40 do acoplamento de travamento de brecha 36 possui muitas características similares às da parte de pino 38, de acordo com determinadas modalidades. A parte de caixa 40 possui um formato geralmente cilíndrico. A extremidade de acoplamento 62 pode receber a extremidade de acoplamento 58 da parte de pino 38 (figura

5). Adicionalmente, a superfície externa 70 pode incluir furos 98 (por exemplo, furos enrascados) para receber os fixadores 56 e prender os suportes de tubo externos 54 para a parte de caixa 40 (figura 3). As superfícies planas opcionais 80 na modalidade ilustrada podem fornecer áreas de fixação niveladas para as superfícies planas correspondentes 81 dos suportes de tubo externos 54 (figura 2). Como discutido acima, o ombro 82 permite o compartilhamento de carga entre o elevador 26 e os tubos externos 44 (figura 2).

Os dentes 76 são configurados para receber os dentes 78 no anel de travamento 42 (figura 3). Em contraste com os dentes 72 na parte de pino 38 (figura 5), os dentes 76 na parte de caixa 40 podem ser protuberâncias contínuas (isso é, uma geometria completa geralmente circular) se es tendendo radialmente para fora a partir da extremidade de acoplamento 62. Isso é, cada fileira 100, 102 e 104 pode ser uniforme em torno de toda a circunferência da parte de caixa 40. As fileiras 100, 102 e 104 podem se estender radialmente para fora por distâncias diferentes com relação uma à outra. Isso é, o diâmetro da fileira 100 pode ser inferior ao da fileira 102, que pode ser inferior ao da fileira 104. Essa configuração facilita a fixação e remoção do anel de travamento 42, como descrito em mais detalhes abaixo.

O anel de travamento 42 é ilustrado em mais detalhes na figura

7. O anel 42 possui um formato geralmente cilíndrico feito pelo acoplamento de duas partes anulares 106 (isso é, não uma geometria circular ou anular total). Em uma modalidade, as partes de anel 106 podem ser idênticas ou similares de forma que cada anel 42 possa ser formada pelo acoplamento de quaisquer duas partes de anel 106. Em outra modalidade, as partes de anel 106 podem ser complementares, mas diferentes de forma que uma parte 106 seja acoplada à sua parte complementar 106 ao invés de uma parte idêntica 106. Adicionalmente, as duas partes de anel 106 que criam o anel de travamento 52 podem ser, cada uma, semicirculares (isso é, 180 graus), ou uma parte 106 pode ter um primeiro comprimento de arco (isso é, menos de 180 graus) e a segunda parte 106 pode ter um segundo comprimento de arco (isso é, mais que 180 graus), que coletivamente formam um círculo de 360 graus geralmente completo. Em outra modalidade, mais de duas partes de anel 106 podem ser acopladas juntas para formar o anel de travamento circular 42 (por exemplo, três partes 106 possuindo, cada uma, comprimentos de arco de 120 graus, quatro partes 106 possuindo, cada uma, comprimentos de arco de 90 graus, uma parte 106 possuindo um comprimento de arco de 180 graus e duas partes 106 possuindo, cada uma, comprimentos de arco de 90 graus, etc.).

Como discutido acima, os dentes 74 e 78 permitem que a conexão do anel 42 com a parte de pino 38 e a parte de caixa 40, respectivamente (figura 3). Como com os dentes 72 (figura 5), os dentes 74 podem incluir múltiplas fileiras 108, 110, e 112 se estendendo radialmente para dentro a partir de uma superfície interna do anel 42. Cada fileira 108, 110e112 pode ter uma ou mais protuberâncias 114 e um ou mais entalhes 116. As protuberâncias 114 e os entalhes 116 em uma determinada fileira 108, 110 ou 112 podem alternar em torno da circunferência interna do anel de travamento 42. Adicionalmente, as protuberâncias 114 e os entalhes 116 podem alternar a partir de uma fileira para a próxima (por exemplo, a fileira 108 para a fileira 110 ou a fileira 110 par a fileira 112) para formar um padrão enviesado de protuberâncias 114 e entalhes 116, como ilustrado na figura 7.

Além disso, como com os dentes 72 (figura 5), as protuberâncias 114 e/ou as fileiras 108, 110e112 podem se estender radialmente para dentro por distâncias diferentes. Por exemplo, a fileira 108 (e as protuberâncias 114 na mesma) podem se estender radialmente para dentro por uma distância menor do que as fileiras 110 e 112 (e as protuberâncias 114 nas mesmas). Nessa configuração, o diâmetro mínimo da fileira 108 (isso é, a distância a partir da superfície interna de uma protuberância 114 para a superfície interna de uma protuberância oposta 114 na fileira 108) pode ser maior do que o das fileiras 110 e/ou 112. De forma similar, a fileira 110 pode ter um diâmetro mínimo superior ao da fileira 112. As fileiras 108, 110e 112 podem ter diâmetros máximos similares (isso é, a distância da superfície interna de um entalhe 116 para a superfície interna de um entalhe oposto 116) com apenas a altura radial das protuberâncias 14 em cada fileira variando. Em outra modalidade, as protuberâncias 114 podem ter alturas radiais similares, com as fileiras 108, 110e 112 possuindo diâmetros máximos decrescentes. Em outra modalidade, os diâmetros máximos das fileiras 108, 110e 112 podem variar em adição à altura radial das protuberâncias 114.

Os dentes 78, como os dentes 76 (figura 6) podem ser protuberâncias contínuas se estendendo radialmente para dentro. Por exemplo, cada fileira 118, 120 e 122 pode ser geralmente uniforme em torno de toda a circunferência interna do anel de travamento 42. As fileiras 118, 120 e 122 podem se estender radialmente para dentro por distâncias diferentes com relação uma à outra. Isso é, o diâmetro da fileira 118 pode ser inferior ao da fileira 120, que pode ser inferior ao da fileira 122. Na modalidade ilustrada, o anel de travamento 42 pode ser acoplado à parte de caixa 40 de cada seção de elevador 34 antes da instalação do elevador 26 (figura 2). Pela prémontagem da parte do acoplamento de travamento de brecha 26, as seções de elevador 36 podem ser acopladas juntas de forma mais rápida e eficiente. Os dentes 76 e 78 podem cooperar para prender o anel de travamento 42 à parte de caixa 40 enquanto ainda permite a rotação do anel 42 com relação à parte de caixa 40 (figura 6).

Adicionalmente, os dentes 74 podem ser configurados para acoplar com os dentes 72 da parte de pino 38 (figura 5) através da rotação simples do anel de travamento 42 com relação á parte de pino 38. Isso é, a configuração dos dentes 72 e 74 pode permitir que os dentes 74 passem sobre os dentes 72 quando na orientação adequada com relação um ao outro. A orientação adequada pode ser, por exemplo, tal que as projeções 114 na fileira 108 estejam em linha com os entalhes 96 na fileira 88 (figuras 5 e 7). As projeções 114 nas fileiras 110 e 112 também podem estar em linha com os entalhes 96 nas fileiras 90 e 92, respectivamente. Adicionalmente, os entalhes 116 nas fileiras 108, 110e112 estarão em linha com as projeções 94 nas fileiras respectivas 88, 90 e 92. As fileiras 108, 110 e 112 podem então ser avançadas além das fileiras 88, 90 e 92, respectivamente. Visto que o anel de travamento 42 é pré-fixado à parte de caixa 40, o avanço da parte de pino 38 para dentro do anel de travamento 42 também serve para avançar a parte de pino 38 para dentro da parte de caixa 40.

A rotação do anel de travamento 42 com relação à parte de pino 38 pode então alterar a orientação dos dentes 72 com relação aos dentes 74 de forma que a parte de pino 38 possa não mais ser puxada axialmente para fora do anel de travamento 42. Por exemplo, as projeções 94 na fileira 88 podem estar axialmente em linha com as projeções 114 na fileira 108. Visto que a fileira 108 foi avançada axialmente além da fileira 88, as projeções 94 e 114 podem parar a parte de pino 38 e o anel de travamento 42 e impedir que sejam desengatados em uma direção axial. De forma similar, as projeções 94 e 114 nas fileiras 90 e 110 e nas fileiras 92 e 112, respectivamente, podem prender adicionalmente a parte de pino 38 e o anel de travamento 42 juntos. O grau de rotação do anel 42 necessário para travar o acoplamento pode depender da configuração dos dentes 72 e 74. Isso é, o anel de travamento 42 precisa ser girado apenas até o ponto no qual as projeções 94 são alinhadas com as projeções adjacentes 114 de forma que a parte de pino 38 possa não ser desengatada do anel de travamento 42. Esse grau de rotação pode ser baseado no número de projeções 94 e 114 que são dispostas em torno de cada fileira de dentes 72 e 74, respectivamente. Por exemplo, se as fileiras de dentes 72 e 74 possuírem, cada uma, quatro projeções 94 e 114 e quatro entalhes 96 e 116, respectivamente, como na modalidade ilustrada, o grau de rotação do anel 42 com relação à parte de pino 38 necessário para travar o acoplamento 36 seria de aproximadamente 45 graus. De forma similar, se houver apenas duas projeções 94 e 114 e dois entalhes 96 e 116 em cada uma das fileiras de dentes 72 e 74, respectivamente, o anel 42 seria girado por 90 graus com relação à parte de pino 38 para travar o acoplamento 36. Um dispositivo de fixação (não ilustrado) pode manter o anel de travamento 42 no lugar com relação à parte de pino 38 e à parte de caixa 40 de forma que o acoplamento de elevador 36 possa ser utilizado na configuração não pré-carregada.

Como descrito, o engate do anel de travamento 42 com os dentes 72 e 76 pode prender a parte de pino 38 e a parte de caixa 40 juntas, mas o acoplamento 36 não é pré-carregado. Enquanto o acoplamento 36 pode ser utilizado dessa forma, pode ser algumas vezes desejável se précarregar o acoplamento 36 para reduzir a fatiga do acoplamento 36 durante o uso. De acordo, o anel de travamento 42 pode ser apertado em torno da parte de pino 38 e da parte de caixa 40 através de um ou mais fixadores 124. Os fixadores 124 podem ser, por exemplo, parafusos que são passados tangencialmente ou circunferencialmente através de uma parte de anel 106 e engatam receptáculos rosqueados (não ilustrados) em outra parte 106. Em outra modalidade, ilustrada na figura7, os fixadores podem ser parafusos 126 que são passados através dos furos 128 em uma parte de anel 106 e furos correspondentes 130 na outra parte de anel 106 e são presos por porcas 132. Os parafusos 126 podem ser apertados para prender o anel de travamento 42 em torno da parte de pino 38 e da parte de caixa 40. O tamanho e a posição dos parafusos 126 permite o aperto através de uma ferramenta portátil, reduzindo, dessa forma, a necessidade para se utilizar o equipamento pesado durante a instalação do elevador 26 (figura 2).

Pelo aperto do anel de travamento 42, o acoplamento de trava de brecha 36 pode ser pré-carregado com uma força aproximadamente igual à força com a qual as seções de elevador 34 são puxadas para longe uma da outra durante a utilização normal do elevador 26 (figura 2). Adicionalmente, os fixadores 124 podem ser desengatados para remover o anel de travamento 42 e inspecionar os componentes do acoplamento 36 por fatiga e danos. Os fixadores 124 podem ser desengatados e o anel 42 pode ser destacado sem danificar a parte de pino 38 da parte de caixa 40. Devido ao desgaste ambiental (por exemplo, ferrugem, depósitos, etc.), o anel 42 pode aderir mesmo depois da remoção de fixadores 124. Para facilitar a remoção do anel 42, parafusos de macaco 136 podem ser dispostos nos furos 138 em um lado da parte de anel 106. O lado oposto da parte de anel 106 pode não conter os furos correspondentes. As partes 106 podem então ser separadas pelo avanço de parafusos de macaco 136 para dentro dos furos 138, empurrando assim contra a parte de anel unida 106.

Enquanto a invenção pode ser suscetível a várias modificações e formas alternativas, modalidades específicas foram ilustradas por meio de exemplo nos desenhos e foram descritas em detalhes aqui. No entanto, deve-se compreender que a invenção não deve ser limitada às formas particulares descritas. Por exemplo, apesar de na modalidade descrita aqui o anel de travamento 42 ser pré-fixado à parte de caixa 40, deve-se compreender que os acessórios de acoplamento podem ser invertidos de modo que o anel de travamento 42 seja pré-fixado à parte do pino 38 e acoplado à parte de caixa 40 através de rotação. Na verdade, a invenção é cobrir todas as modalidades, equivalências e alternativas que se encontrem dentro do espírito e escopo da invenção como definido pelas reivindicações em anexo as seguir.

Claims

1. Acoplamento de travamento de brecha caracterizado por compreender:

um primeiro componente de acoplamento (38);

um segundo componente de acoplamento (40);

um anel de travamento (42) removível configurado para prender os primeiro e segundo componentes juntos sem pré-carregamento dos primeiro e segundo componentes de acoplamento com o anel de travamento removível do acoplamento de travamento de brecha; e pelo menos um fixador (56) configurado para aplicar seletivamente uma força de pré-carga ao anel de travamento (42) removível para précarregar de modo seletivo os primeiro e segundo componentes de acoplamento com o anel de travamento removível do acoplamento de travamento de brecha.

2. Acoplamento de travamento de brecha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o anel de travamento (42) removível compreende duas partes de anel separáveis (106), e o pelo menos um fixador (56) se estende entre as duas partes de anel separáveis para mover de modo seletivo as duas partes de anel separáveis uma em direção a outra.

3. Acoplamento de travamento de brecha, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que duas partes de anel separáveis (106) são partes de anel semicirculares substancialmente idênticas.

4. Acoplamento de travamento de brecha, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que as duas partes de anel separáveis (106) possuem diferentes comprimentos de arco que se complementam para completar uma geometria circular do anel de travamento (42) removível.

5. Acoplamento de travamento de brecha, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por compreender ainda um componente tipo macaco configurado para auxiliar na separação das duas partes de anel separáveis (106).

6. Acoplamento de travamento de brecha, de acordo com a reivin

Petição 870190000268, de 02/01/2019, pág. 8/13 dicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro componente de acoplamento compreende uma parte de pino (38) e o segundo componente de acoplamento compreende uma parte de caixa (40) configurada para receber a parte de pino (38) pelo menos parcialmente dentro da parte de caixa (40).

7. Acoplamento de travamento de brecha, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender ainda uma vedação entre os primeiro e segundo componentes de acoplamento.

8. Acoplamento de travamento de brecha, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender ainda suportes de tubo externo acoplados aos primeiro e segundo componentes de acoplamento e configurados para permitir o compartilhamento de carga entre um elevador acoplado junto pelo acoplamento de travamento de brecha e um ou mais tubos externos (44) presos ao elevador por suportes de tubo externo.

9. Acoplamento de travamento de brecha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:

o anel de travamento (42) removível compreende primeira e segunda seções de acoplamento configuradas para acoplar o anel de travamento (42) removível aos primeiro e segundo componentes de acoplamento respectivamente; e as primeira e segunda seções de acoplamento possuindo diferentes configurações de dentes.

10. Acoplamento de travamento de brecha, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a primeira seção de acoplamento compreende uma pluralidade de fileiras de dentes contínuos, cada dente se estendendo continuamente em torno de um eixo para formar uma protuberância circular.

11. Acoplamento de travamento de brecha, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a segunda seção de acoplamento compreende uma pluralidade de fileiras de dentes enviesados.

12. Acoplamento de travamento de brecha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um fixador (56) compreende uma pluralidade de fixadores roscados que se estendem entre

Petição 870190000268, de 02/01/2019, pág. 9/13 as primeira e segunda seções do anel de travamento (42) removível.

13. Acoplamento de travamento de brecha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a força de pré-carga compreende uma força compressiva entre o anel de travamento removível e os primeiro e segundo componentes de acoplamento, e o anel de travamento removível compreende uma pluralidade de partes de anel que move de modo seletivo em direção e para longe um do outro para ajustar a força compressiva.

14. Acoplamento de travamento de brecha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende:

um primeiro componente compreendendo uma primeira pluralidade de dentes (72) se projetando radialmente para fora a partir de uma primeira extremidade de acoplamento;

um segundo componente compreendendo uma segunda pluralidade de dentes (76) dispostos em uma configuração alternada se projetando radialmente para fora a partir de uma segunda extremidade de acoplamento; e um anel de travamento (42) acoplado de forma removível à primeira extremidade de acoplamento do primeiro componente, em que o anel de travamento (42) compreende:

uma primeira pluralidade de dentes cooperativos (74) se projetando radialmente para dentro e configurada para cooperar com a primeira pluralidade de dentes (72);

uma segunda pluralidade de dentes cooperativos (78) disposta em uma configuração alternada se projetando radialmente para dentro e configurada para cooperar com a segunda pluralidade de dentes (76), em que o anel de travamento (42) é acoplável ao segundo componente através da inserção da segunda extremidade de acoplamento do segundo componente no anel de travamento (42) seguido pela rotação do anel de travamento (42) com relação ao segundo componente; e uma pluralidade de fixadores (56) configurados para apertar o anel de travamento (42) em torno dos primeiro e segundo componentes para fornecer uma força de pré-carga no acoplamento de travamento de brecha.

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15. Acoplamento de travamento de brecha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o anel de travamento removível compreende um primeiro conjunto de dentes deslocados axialmente de um segundo conjunto de dentes, o primeiro conjunto de dentes é configurado para acoplar com um primeiro conjunto de dentes coincidentes no primeiro componente de acoplamento, e o segundo conjunto de dentes é configurado para acoplar com um segundo conjunto de dentes coincidentes no segundo componente de acoplamento, em que o pelo menos um fixador (76) é configurado para forçar o primeiro e segundo conjuntos de dentes axialmente para dentro em direção ao primeiro e segundo conjuntos de dentes coincidentes.

16. Acoplamento de travamento de brecha, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:

o primeiro componente de acoplamento possui uma primeira seção anular compreendendo uma extremidade de conector macho e um primeiro conjunto de dentes externos;

o segundo componente de acoplamento possui uma segunda seção anular compreendendo uma extremidade de conector fêmea e um segundo conjunto de dentes externos, em que a extremidade de conector macho coincide com a extremidade de conector fêmea;

o anel de travamento (42) removível possui uma primeira seção de anel parcial e uma segunda seção de anel parcial, em que as primeira e segunda seções de anel parcial compreendem dentes internos; e o pelo menos um fixador (56) acopla a primeira e segunda seções de anel parcial juntas, pelo menos parcialmente, em torno das primeira e segunda seções anulares, em que os dentes internos coincidem com os primeiro e segundo conjuntos de dentes externos.

17. Sistema de extração mineral caracterizado por compreender: uma pluralidade de seções de elevador; e um acoplamento de travamento de brecha, conforme definido na reivindicação 1, em que o acoplamento de travamento de brecha é configurado para acoplar as seções de elevador adjacentes juntas, em que o acoplamento de travamento de brecha é configurável em uma configuração não préPetição 870190000268, de 02/01/2019, pág. 11/13 carregada e em uma configuração pré-carregada.

18. Sistema de extração mineral, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o primeiro componente é preso a uma primeira extremidade de uma primeira seção de elevador e que compreende uma pluralidade de fileiras de dentes contínuos se projetando radialmente a partir daí;

o segundo componente é preso a uma segunda extremidade de uma segunda seção de elevador e que compreende uma pluralidade de fileiras de dentes enviesados se projetando radialmente a partir daí; e o anel de travamento (42) removível compreendendo:

uma primeira seção de acoplamento compreendendo uma pluralidade de fileiras de dentes contínuos se projetando radialmente a partir do anel de travamento (42) removível e configurada para cooperar com a pluralidade de fileiras de dentes contínuos do primeiro componente;

uma segunda seção de acoplamento compreendendo uma pluralidade de fileiras de dentes enviesados se projetando radialmente a partir do anel de travamento (42) removível e configurada para cooperar com a pluralidade de fileiras de dentes enviesados do segundo componente; e uma pluralidade de fixadores (56) configurada para aplicar de modo seletivo a força de pré-carga ao anel de travamento (42) removível para pré-carregar de modo seletivo os primeiro e segundo componentes de acoplamento com o anel de travamento removível do acoplamento de travamento de brecha.

19. Método de acoplamento de primeiro e segundo componentes, caracterizado por compreender:

prender, através de um anel de travamento (42) removível de um acoplamento de travamento de brecha, primeiro e segundo componentes juntos sem pré-carregar os primeiro e segundo componentes de acoplamento com o anel de travamento (42) removível do acoplamento de travamento de brecha; e aplicar, de modo seletivo, através de pelo menos um fixador (56) do acoplamento de travamento de brecha uma força de pré-carga ao anel de

Petição 870190000268, de 02/01/2019, pág. 12/13 travamento (42) removível para pré-carregar de modo seletivo os primeiro e segundo componentes de acoplamento com o anel de travamento (42) removível do acoplamento de travamento de brecha.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por compreender ainda:

o acoplamento móvel de um anel de travamento (42) removível a uma primeira extremidade de acoplamento de uma primeira seção de elevador;

a inserção de uma segunda extremidade de acoplamento de uma segunda seção de elevador no anel de travamento (42) removível e na primeira extremidade de acoplamento; e o aperto do pelo menos um fixador (56) no anel de travamento (42) removível para prender a primeira extremidade de acoplamento à segunda extremidade de acoplamento com uma força de pré-carga.

21. Método, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por a etapa de inserção compreender:

o alinhamento de um primeiro conjunto de dentes enviesados no anel de travamento (42) removível com um segundo conjunto de dentes enviesados na segunda extremidade de acoplamento de forma que as protuberâncias em uma primeira fileira do primeiro conjunto de dentes enviesados sejam alinhadas com os entalhes em uma primeira fileira do segundo conjunto de dentes enviesados;

o avanço da segunda extremidade de acoplamento dentro do anel de travamento (42) removível de forma que pelo menos uma fileira do primeiro conjunto de dentes enviesados passe axialmente pelo menos por uma fileira do segundo conjunto de dentes enviesados; e a rotação do anel de travamento (42) removível com relação à segunda extremidade de acoplamento de forma que as protuberâncias em uma última fileira do primeiro conjunto de dentes enviesados seja axialmente alinhada com as protuberâncias na primeira fileira do segundo conjunto de dentes enviesados.