BRPI0720369B1 - Acoplador fêmea submarino e acoplamento submarino - Google Patents
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Abstract
ACOPLAMENTO SUBMARINO. A presente invenção se refere a um acoplador fêmea submarino compreendendo um corpo (2) definindo um soquete (3) para a recepção de uma sonda de um acoplador macho, o soquete (3) incluindo um anteparo anular (18) e, no exterior do anteparo anular (18), um assento parcialmente cônico (25) que se afunila em direção ao interior do soquete (3). Uma vedação anular (17), que é disposta para proporcionar vedação radial entre o soquete (3) e a sonda e é posicionada no rebordo anular (18). Um retentor (19) na forma de um anel de fixação, que possui uma borda chanfrada (24) para apoio com o assento parcialmente cônico (25), proporciona vedação entre a região da vedação anular (17) e o exterior do corpo (2) do acoplador. O retentor possui uma periferia rosqueada (23) para engatamento com uma rosca complementar no interior do soquete (3), o retentor (19) servindo para manter a vedação anular (17) em posição. Um revestimento de anel interno (22) cabe dentro do retentor (19) e possui um flange para apoiar a vedação anular (17).
Description
[001] A presente invenção se refere a acoplamentos submarinos e, em particular, a uma construção aperfeiçoada para um acoplador fêmea que define um soquete para receber uma sonda de um acoplador macho.
[002] Acopladores desta natureza geral são bem conhecidos para utilização em equipamento submarino, particularmente associado com cabeças de poços submarinos, e são normalmente utilizados para permitir conexão de fluido hidráulico altamente pressurizado. Muito tipicamente, uma “placa pontiaguda” é proporcionada na qual um arranjo de acopladores é montado e que pode proporcionar conexão simultânea de uma multiplicidade de pares de acoplamento.
[003] Acopladores desta natureza geral usualmente possuem válvulas de autovedação, que são usualmente constituídas por válvulas de retenção acionadas por mola, uma em cada acoplador, e são dispostas de maneira que, quando os acopladores são conjugados, as válvulas de retenção são elevadas de seus respectivos assentos para proporcionar conexão de fluido entre os acopladores. Entretanto, a presente invenção não é limitada para esta forma de conexão.
[004] É usualmente necessário proporcionar uma vedação entre a sonda do acoplador macho e seu soquete recebedor. Por conveniência, tal vedação é disposta usualmente em um recesso anular interno, no corpo do acoplador fêmea e normalmente esta vedação proporciona uma vedação radial entre o soquete e a sonda. Por preferência, esta vedação (primária) proporciona uma vedação de metal a metal entre os acopladores, e, embora diversas formas distintas de vedação tenham sido propostas, uma forma preferida é uma vedação de metal na forma de um anel oco que pode proporcionar vedação radial entre os acopladores. Por preferência, existe mais do que uma vedação e é conhecido proporcionar uma vedação anular oca secundária, polimérica, espaçada separadamente da vedação primária e da mesma forma proporcionando vedação radial entre os acopladores.
[005] É necessário proporcionar um meio de reter pelo menos a vedação primária e preferivelmente também a vedação secundária dentro do acoplador fêmea. O objetivo principal da presente invenção é proporcionar um retentor aperfeiçoado de construção simples e confiável, que pode proporcionar uma vedação direta com o acoplador fêmea de maneira a proporcionar vedação entre a região da vedação primária que o mesmo retém e o exterior do acoplador. Um propósito de tal vedação é a prevenção de vazamento no acoplador no caso da vedação primária ser deslocada ou, de outro modo, falhar.
[006] Três exemplos do estado da técnica são os documentos representados pela patente norte americana número US 4.834.139 A1 e pelas patentes britânicas números GB 2.407.628 A1 e GB 2.394.994 A1.
[007] No acoplamento descrito na patente norte americana número US 4.834.139 A1, a vedação de metal configurada em C é disposta em um rebordo anular na borda do soquete e é retida por intermédio de uma luva externa que também possui uma ranhura anular interna que acomoda um anel elastomérico O-ring constituindo uma segunda vedação radial entre os acopladores. No acoplamento descrito na patente britânica número GB 2.407.628 A1, a vedação configurada em C é disposta de forma folgada em um rebordo na extremidade de um suporte de vedação, que possui uma ranhura anular exteriormente espaçada formando o rebordo e acomodando um anel O-ring que faz uma vedação axial com o corpo do acoplador. Esta ranhura é formada em uma aresta anular com laterais íngremes engatando uma ranhura complementar no acoplador. O suporte também carrega uma vedação de coroa elastomérica e é retido no soquete por uma outra luva rosqueada. No acoplamento descrito na patente britânica número GB 2.394.994 A1, a vedação configurada em C é posicionada de forma folgada em um rebordo anular na extremidade de um suporte de vedação interna que possui um recesso cônico apoiando uma projeção cônica envolvendo o soquete no acoplador fêmea. Uma luva rosqueada separada é requerida para reter o suporte de vedação em posição.
[008] Em uma forma preferida da presente invenção um acoplador fêmea submarino compreende um corpo definindo um soquete para receber uma sonda de um acoplador macho, o soquete incluindo um rebordo anular e, exteriormente ao rebordo anular, um assento parcialmente cônico que se afunila em direção ao interior do soquete. Uma vedação anular, preferivelmente configurada em C, é disposta para proporcionar vedação radial entre o soquete e a sonda e é posicionada no rebordo anular. Um retentor, que possui uma borda chanfrada para apoio com o assento parcialmente cônico, proporciona vedação, preferivelmente vedação metalmetal, entre a região da vedação anular e o exterior do corpo do acoplador. O retentor possui uma periferia de rosqueada para engate com uma rosca complementar no interior do soquete, o retentor servindo para manter a vedação anular em posição.
[009] Um revestimento de anel interno pode ser ajustado dentro do retentor e ser posicionado para apoiar a vedação anular. O revestimento de anel interno pode compreender uma parte tubular disposta dentro do anel de fixação e um flange de extremidade é retido entre o retentor e o corpo do acoplador.
[0010] O retentor pode definir com o revestimento de anel interno um recesso anular interno ligado por um flange direcionado internamente do retentor. Este recesso anular interno pode acomodar uma vedação secundária, que pode ser uma vedação anular elastomérica.
[0011] O soquete mencionado anteriormente pode ser separado de uma câmara dentro do corpo do acoplador por um assento de válvula e o acoplador pode incluir uma válvula de retenção para engate com o assento de válvula.
[0012] A presente invenção se estende a um acoplamento submarino compreendendo o acoplador fêmea e um acoplador macho adaptado para conjugar com o acoplador fêmea.
[0013] A presente invenção será descrita em maiores detalhes com referência a uma modalidade exemplificativa e com referência aos Desenhos das Figuras em anexo, nos quais: a Figura 1 ilustra um par de acopladores submarinos mostrados antes de seu engate mútuo; e a Figura 2 ilustra os acopladores em engate conjugado.
[0014] As Figuras são somente representações esquemáticas e a presente invenção não está limitada às modalidades nelas representadas.
[0015] Na Figura 1 é mostrado um acoplador macho 1 mostrado separadamente espaçado, mas alinhado com um acoplador fêmea 2 antes que os dois acopladores sejam postos em engate conjugado como mostrado na Figura 2. Os acopladores são intencionados para utilização submarina da maneira usual de acopladores submarinos para o propósito de, por exemplo, conectar linhas hidráulicas pressurizadas juntamente.
[0016] O acoplador fêmea 2 define um soquete interno 3 que possui uma câmara externa 4 e uma câmara interna 5. O acoplador macho 1 possui um corpo 6 que em sua extremidade à frente possui uma parte de diâmetro reduzido 7 que se ajusta no interior da câmara externa 4 do soquete 3 e uma sonda à frente 8 constituída por uma parte cilíndrica oca da qual a periferia externa se ajusta no interior da câmara interna 5 do soquete 3.
[0017] O acoplador fêmea 2 possui uma câmara traseira 9 da qual comunicação de fluido com o soquete 3 é controlada por uma válvula 10. Nesta modalidade da presente invenção, a válvula 10 é uma válvula de retenção que veda contra um assento cônico 11 entre a câmara 9 e o soquete 3. Esta válvula de retenção pode, como é de costume, ser proporcionada com um propelidor de mola constituído, por exemplo, por uma mola de compressão engatando a traseira da válvula de retenção e disposta em sua outra extremidade para engatar algum detalhe no corpo do acoplador fêmea. Por conveniência, os detalhes desta forma de fechamento automático foram omitidos, mas são esquematicamente ilustrados pela flecha A mostrando a direção da força de fechamento. A válvula de retenção possui uma extensão à frente ou “nariz” 12 que se estende para a câmara interna 5 do soquete 3.
[0018] Da mesma forma, o acoplador macho 1 possui uma câmara interna 13 que é separada do interior da parte de sonda 8 por um assento de válvula cônico 14 e pode se comunicar com o interior da sonda 8 na elevação de uma válvula 15 a partir do assento cônico 14. A válvula 15 possui um nariz 16 que pode engatar o nariz 12 da válvula 10. Novamente, esta válvula 15 pode ser proporcionada com um propelidor de mola para proporcionar fechamento normal da válvula contra o assentamento 14 e por razões de simplicidade o efeito da mola é mostrado pela flecha B. Em ambos os casos, o mecanismo de fechamento pode ser descrito, por exemplo, nas patentes britânicas números GB 2.257.219 A ou GB 2.431.453 A. As válvulas de retenção 10 e 15 em si mesmas podem também ser como descritas na patente britânica número GB 2.431.453 A.
[0019] É desejável e costumeiro proporcionar uma vedação anular entre os acopladores e particularmente entre a periferia externa da sonda 8 e a periferia interna do acoplador fêmea 2, e particularmente a periferia interna da câmara interna 5 do soquete 3. No presente exemplo, uma vedação primária para este propósito é constituída por uma vedação de metal, oca, anular [usualmente chamada uma vedação de anel configurada em C] 17, que é localizada em um pequeno rebordo anular 18 na borda da periferia interna da câmara 5.
[0020] A vedação 17 é mantida em posição por intermédio de um retentor 19 na forma de um anel de fixação. Este retentor engata o interior do soquete 3. O retentor 19 possui em sua extremidade externa um flange anular se estendendo internamente 19a. Este flange 19a define a extremidade de um recesso anular interno 20 no qual é disposto uma vedação secundária anular oca polimérica 21 e um anel interno 22 que atuam como um revestimento através do qual a sonda 8 desliza antes que passe a vedação 17 e entre na parte interna 5 do soquete 3. O anel interno 22 possui uma parte tubular 22a dentro do anel de fixação e um flange de extremidade 22b (Figura 2) que é retido entre o retentor 19 e o corpo do acoplador 2. Este flange de extremidade 22a apoia a vedação de anel configurada em C 17. O anel interno 22 também define com o anel de fixação 19 um recesso anular no qual a vedação secundária 21 é localizada e também serve como um espaçador entre as vedações 17 e 21.
[0021] O retentor 19 é muito preferivelmente metálico, por exemplo, ele pode compreender “Nitronic 60”. O revestimento interno 22 é também preferivelmente metálico; e da mesma forma ele pode também compreender “Nitronic 60”. A vedação configurada em C 17 pode compreender “Iconel 718” laminado em ouro. A vedação elastomérica 21 pode ser feita a partir de PTFE preenchido por carbono e inclui um anel de liga de cobalto-cromo “Energizer” e um anel de back-up PEEK.
[0022] O retentor 19 possui neste exemplo um rosqueamento de parafuso externo 23 que se engata com um rosqueamento de parafuso complementar no interior da câmara 3. Adicionalmente, o retentor 19 possui uma borda chanfrada em parte cônica 24 que apoia um assento de válvula parcialmente cônico 25. Este assento se afunila internamente em direção ao interior do acoplador 2. Por consequência, o retentor 19 proporciona uma região de vedação entre a região da vedação 17 e o exterior do acoplador fêmea 2. Muito preferivelmente esta é uma vedação metal-metal que proporciona proteção confiável contra vazamento de fluido hidráulico caso a vedação primária 17 venha a falhar.
[0023] A Figura 2 ilustra os acopladores 1 e 2 em engate conjugado. Neste exemplo particular as válvulas de retenção 10 e 15 são de autovedação e mutuamente engatáveis para proporcionar abertura, para este propósito as extensões à frente das respectivas válvulas de retenção 10 e 15 são dispostas para engatar umas em relação às outras na medida em que o acoplador macho 1 é inserido ao acoplador fêmea 2, de maneira que cada válvula de retenção 10 e 15 é elevada a partir de seu respectivo assento para proporcionar comunicação de fluido entre o acoplador fêmea 2 e o acoplador macho 1. Entretanto, como indicado anteriormente, esta forma de válvula de retenção não é essencial para a presente invenção em seu conceito mais amplo.
[0024] Será observado que tanto a vedação primária 17, quanto a vedação secundária 21 proporcionam vedação entre o soquete 3 do acoplador fêmea 2 e a sonda 8 do acoplador macho 1. O retentor 19 proporciona vedação adicional entre a região da vedação 17 e o exterior do acoplador fêmea 2. O acoplador macho 1 não é requerido para realizar quaisquer vedações externas.
[0025] O retentor 19, portanto, proporciona um duplo propósito de retenção e de vedação e permite uma construção mais simples de ser feita. Em particular, três regiões de vedação, associadas com a vedação configurada em C 17, com a vedação secundária 21 e com o assento 24 são proporcionadas por meio de somente quatro componentes, ou seja, as vedações 17 e 21, o retentor 19 e o revestimento de anel interno 22.
Claims (9)
1. Acoplador fêmea submarino, compreendendo um corpo (2) definindo um soquete (3) para receber uma sonda de um acoplador macho, o soquete (3) incluindo um rebordo anular (18) e, no exterior do rebordo, um assento parcialmente cônico (25) que se afunila em direção ao interior do soquete (3), uma vedação anular (17), que é disposta para proporcionar vedação radial entre o soquete (3) e a sonda e é posicionada no rebordo anular (18), um retentor (19), que possui uma borda chanfrada (24) para apoiar com o assento parcialmente cônico (25), para proporcionar vedação entre a região da vedação anular (17) e o exterior do corpo (2) do acoplador, e que possui uma periferia rosqueada (23) para engate com uma rosca complementar no interior do soquete (3), o retentor (19) servindo para manter a vedação anular (17) em posição, e caracterizado por adicionalmente compreender um revestimento de anel interno (22) que cabe dentro do retentor (19) e é posicionado para apoiar a vedação anular (17).
2. Acoplador fêmea submarino, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a vedação anular (17) é uma vedação de metal configurada em C.
3. Acoplador fêmea submarino, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o revestimento de anel interno (22) compreende uma parte tubular (22a) disposta dentro do anel de fixação e um flange de extremidade (22b) que é retido entre o retentor (19) e o corpo (2) do acoplador.
4. Acoplador fêmea submarino, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o retentor (19) define com o anel interno um recesso anular interno (20) limitado por um flange direcionado internamente (19a) do retentor (19).
5. Acoplador fêmea submarino, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o recesso anular interno (20) acomoda uma vedação anular secundária (21).
6. Acoplador fêmea submarino, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a vedação anular secundária (21) compreende uma vedação elastomérica.
7. Acoplador fêmea submarino, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o retentor (19) faz uma região de vedação metal a metal com o assento (25).
8. Acoplador fêmea submarino, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o soquete (3) é separado de uma câmara (9) dentro do corpo (2) do acoplador por um assento de válvula (11) e o acoplador inclui uma válvula de retenção (10) para engate com o assento de válvula (11).
9. Acoplamento submarino, caracterizado pelo fato de que compreende um acoplador fêmea (2), do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, e um acoplador macho (1) adaptado para conjugar com o acoplador fêmea (2).
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