Racor de tubería flexible con extremos dobles provisto de elementos flexibles elastómeros anulares principales y secundarios coaxiales apilados.

un racor de tubería flexible con extremos dobles que comprende:

una caja exterior (50);

una primera tubería de extensión (51) que se extiende desde un primer extremo de la caja exterior;

una segunda tubería de extensión (52) que se extiende desde un segundo extremo de la caja exterior;

un primer elemento de flexión elastomérico anular primario (71) dispuesto en la caja exterior y montado en la primera tubería de extensión en la caja exterior;

un segundo elemento de flexión elastomérico anular primario (74) dispuesto en la caja exterior y montado en la segunda tubería de extensión en la caja exterior;

una caja interior (80) dispuesta dentro de la caja exterior;

un primer elemento de flexión elastomérico anular secundario (81) dispuesto en la caja interior y montado en la primera tubería de extensión en la caja interior;

y un segundo elemento de flexión elastomérico anular secundario (82) dispuesto en la caja interior y montado en la segunda tubería de extensión en la caja interior;

en el que la tensión ejercida sobre las tuberías de extensión primera y segunda mantiene cada uno de los elementos flexibles primarios primero y segundo y cada uno de los elementos flexibles secundarios primero y segundo a compresión;

y en el que los elementos flexibles secundarios primero y segundo están montados en la caja interior para contener una presión de fluido dentro de las tuberías de extensión primera y segunda de modo que los elementos flexibles primarios primero y segundo no están sometidos a la presión de fluido dentro de las tuberías de extensión primera y segunda

Racor de tubería flexible con extremos dobles provisto de elementos flexibles elastómeros anulares principales y secundarios coaxiales apilados Sector técnico [0001] La presente invención se refiere a un racor de tubería flexible con extremos dobles que tiene tuberías de extensión primera y segunda que se extienden desde extremos opuestos de un alojamiento común, y al menos un primer elemento de flexión elastomérico anular para el montaje de la primera tubería de extensión en el alojamiento, y un segundo elemento de flexión elastomérico anular para el montaje de la segunda tubería de extensión en el alojamiento.

Antecedentes [0002] Las juntas flexibles que tienen un elemento de flexión elastomérico anular montado en una extensión en un alojamiento se utilizan para reducir las tensiones inducidas por el movimiento entre instalaciones flotantes en alta mar y las canalizaciones verticales y los tirantes que dependen de las instalaciones flotantes en alta mar. Normalmente, el elemento de flexión consiste en cuñas esféricas de metal alternadas, u otro material rígido, y capas de material elastomérico. Este elemento de flexión es capaz de proporcionar un desplazamiento angular libre de alrededor de ±15 grados o más, soportando a la vez una tensión axial proporcional al tamaño del elemento de flexión. Normalmente, el tamaño del elemento de flexión se ha seleccionado para aguantar la carga deseada sobre el elevador o tirante, y se han fabricado y almacenado elementos flexibles de varios tamaños para el soporte de diversos tamaños estándar de elevadores o tirantes.

Los elevadores se utilizan para la transferencia de fluidos de producción desde el fondo del mar hasta una cubierta de un buque flotante en mar abierto, y para la transferencia de la producción de fluido fuera del buque a una o más líneas de exportación. Las cargas impartidas por el elevador sobre un elemento de flexión consisten típicamente en tensión en el tubo ascendente, desplazamiento angular y rotación del elevador, la presión interna en el fluido de producción, y el aumento de la temperatura del fluido de producción. Por lo tanto, la presión interna en el fluido de producción, y el aumento de la temperatura del fluido de producción, pueden hacer que la selección de un elemento de flexión para un tubo ascendente sea más difícil que la selección de un elemento de flexión para un tirante.

Para varias aplicaciones, las juntas flexibles en las tuberías han incorporado más de un elemento flexible en un alojamiento común. Por ejemplo, un racor de tubería flexible con extremos dobles para un elevador tiene un primer elemento de flexión en el alojamiento para el montaje de una primera tubería de extensión en el alojamiento, y un segundo elemento de flexión en el alojamiento para el montaje de una segunda tubería de extensión en el alojamiento. Las dos tuberías de extensión se extienden en direcciones opuestas desde el alojamiento común. De esta manera, el racor de tubería flexible con extremos dobles puede absorber el doble del desplazamiento angular que puede ser tolerado por un racor de tubería flexible de extremo único que tiene un único elemento de flexión. El desplazamiento angular se divide entre los dos elementos flexibles en el racor de tubería flexible con extremos dobles, pero cada uno de los dos elementos flexibles lleva la misma tensión completa del elevador. Ejemplos de racor de tubería flexible con extremos dobles se encuentran en la patente US 3, 680, 895 de Herbert y otros publicada el 1 de agosto de 1972; la patente US 4, 068, 864 de Herbert y otros publicada el 17 de enero de 1978 (ver La figura 4) ; y la patente US 5, 133, 578 de Whightsil, Sr. y otros publicada 28 de julio de 1992.

Los racores de tubería flexibles han incorporado más de un elemento flexible en un alojamiento común de manera que dos elementos flexibles se someten al mismo desplazamiento angular igual pero sólo uno de estos dos elementos flexibles lleva la carga de tensión sobre el racor de tubo flexible. Esta disposición puede reducir la presión de fluido de producción en cada elemento flexible y proporcionar tanto un mecanismo de sellado primario como de reserva para contener el fluido de producción a presión dentro de la junta de tubería. Sin embargo, los elementos flexibles en estos conceptos tienen que ser pre-comprimidos para un funcionamiento adecuado; un hecho que reduce la vida útil de los elementos flexibles. Por lo tanto, estos diseños suponen un uso ineficiente de los dos elementos flexibles tanto para soportar la carga axial sobre el tubo como para sellar la presión. Ejemplos de estos racores de tubería flexibles se encuentran en la patente US 4, 183, 556 de Schwemmer publicada el 15 de enero de 1980; la patente US 4, 068, 868 de Ohrt publicada el 17 de enero de 1978; la patente US 4, 784, 410 de Peppel y otros publicada el 15 de noviembre de 1988; y la patente US 4, 984, 827 de Peppel y otros publicada el 15 de enero de 1991.

Un racor de tubería que tiene dos elementos flexibles en un alojamiento común y diferentes niveles de precompresión axial sobre los dos elementos flexibles se da a conocer en la patente US 4, 416, 473 de Lamy y otros publicada el 23 de noviembre de 1983. Los dos elementos flexibles están dispuestos en lados opuestos de un centro común de rotación. El racor de tubería tiene un reborde y un collar que forman una rótula que permite un desplazamiento angular pero que impide el movimiento relativo bajo compresión axial. (Lamy, col. 5, líneas 2-8.) Un elemento flexible que tiene un diámetro más grande se ocupa de las cargas de tracción axiales. El otro elemento de flexión que tiene un diámetro menor está diseñado para garantizar solamente el sellado del fluido dentro de la tubería. (Lamy, col. 5 líneas 16-34.) Se aplica una tensión previa axial deseada al elemento de flexión que tiene el diámetro más pequeño apretando pernos hasta cerrar un espacio libre de una abertura cilíndrica. (Lamy, col. 6, líneas 30-46.)

Un racor de tubería flexible que tiene elementos flexibles elastoméricos anulares primarios y secundarios apilados se describe en la solicitud internacional WO2009/108644A1 a nombre del mismo solicitante publicada después de la fecha de prioridad de la presente solicitud aplicación y es por lo tanto estado de la técnica solamente a efectos de aplicación del artículo 54 (3) del Convenio de Patentes Europeas. El racor de tubería flexible tiene dos elementos flexibles elastoméricos anulares apilados de manera coaxial en un radio interno desde un centro de rotación común, y al menos un elemento de flexión elastomérico dispuesto en un radio externo desde el centro de rotación común. Los elementos flexibles en el radio interno están acoplados mecánicamente en serie entre la tubería de extensión y el alojamiento del racor de tubería flexible, y el elemento de flexión en el radio externo está acoplado mecánicamente en paralelo con la combinación en serie de los elementos flexibles internos. Los elementos flexibles internos aíslan el elemento de flexión en el radio externo del fluido transportado, y el elemento de flexión en el radio externo reduce la compresión axial de los elementos flexibles internos. Por lo tanto, los elementos flexibles internos pueden tener un radio reducido y una diferente composición para resistir una mayor carga de calor y presión.

Descripción de la invención [0008] Para el manejo de fluido a alta presión dentro de un racor de tubería flexible, se desea que el racor de tubería flexible incluya al menos un elemento de flexión elastomérico primario para soportar cargas axiales sobre el racor de tubería, y al menos un elemento de flexión elastomérico secundario especialmente diseñado para contener la presión de fluido dentro del racor de tubo flexible y eliminando la presión de fluido en el elemento de flexión primario. Al eliminar la presión de fluido sobre el elemento de flexión primario, se puede reducir el tamaño del elemento de flexión primario, y su duración puede ser extendida.

La invención proporciona un racor de tubería flexible con extremos dobles. El racor de tubería flexible con extremos dobles incluye una caja exterior, una primera tubería de extensión que se extiende desde un primer extremo de la caja exterior, una segunda tubería de extensión que se extiende desde un segundo extremo de la caja exterior, un primer elemento de flexión elastomérico anular primario dispuesto en la caja exterior y montado en la primera tubería de extensión en la caja exterior, un segundo elemento de flexión elastomérico anular primario dispuesto en la caja exterior y montado en la segunda tubería de extensión en la caja exterior. El racor de tubería flexible con extremos dobles también incluye... [Seguir leyendo]

1. un racor de tubería flexible con extremos dobles que comprende:

una caja exterior (50) ;

una primera tubería de extensión (51) que se extiende desde un primer extremo de la caja exterior;

una segunda tubería de extensión (52) que se extiende desde un segundo extremo de la caja exterior;

un primer elemento de flexión elastomérico anular primario (71) dispuesto en la caja exterior y montado en la primera tubería de extensión en la caja exterior;

un segundo elemento de flexión elastomérico anular primario (74) dispuesto en la caja exterior y montado en la segunda tubería de extensión en la caja exterior;

una caja interior (80) dispuesta dentro de la caja exterior;

un primer elemento de flexión elastomérico anular secundario (81) dispuesto en la caja interior y montado en la primera tubería de extensión en la caja interior;

y un segundo elemento de flexión elastomérico anular secundario (82) dispuesto en la caja interior y montado en la segunda tubería de extensión en la caja interior;

en el que la tensión ejercida sobre las tuberías de extensión primera y segunda mantiene cada uno de los elementos flexibles primarios primero y segundo y cada uno de los elementos flexibles secundarios primero y segundo a compresión;

y en el que los elementos flexibles secundarios primero y segundo están montados en la caja interior para contener una presión de fluido dentro de las tuberías de extensión primera y segunda de modo que los elementos flexibles primarios primero y segundo no están sometidos a la presión de fluido dentro de las tuberías de extensión primera y segunda.

2. El racor de tubería flexible con extremos dobles según la reivindicación 1, en el que los elementos flexibles primarios primero y segundo y los elementos flexibles secundarios primero y segundo están apilados de manera coaxial y comparten un centro de rotación común (78) , los elementos flexibles primarios primero y segundo están dispuestos a un primer radio común (R1) desde el centro de rotación común, los elementos flexibles secundarios primero y segundo están dispuestos en un segundo radio común (R2) desde el centro de rotación común, y el segundo radio es menor que el primer radio.

3. El racor flexible de doble extremo según la reivindicación 1, que comprende además una junta de rótula (100) dispuesta dentro de la caja exterior y dispuesta dentro de la caja interior y que acopla la primera tubería de extensión con la segunda tubería de extensión y que impide que la compresión axial sobre las tuberías de extensión primera y segunda provoquen tensión sobre los elementos flexibles primarios primero y segundo y provoquen tensión sobre los elementos flexibles secundarios primero y segundo.

4. El racor flexible de doble extremo según la reivindicación 3, en el que la junta de rótula incluye una primera sección

(101) montada en la primera tubería de extensión y una segunda sección (102) montada en la segunda tubería de extensión, y en el que El racor flexible de doble extremo incluye un escudo térmico (103) dispuesto dentro de la junta de rótula, teniendo el escudo térmico una superficie cilíndrica exterior que coincide con una superficie cilíndrica interna de la primera sección de la junta de rótula, y una superficie esférica exterior que coincide con la segunda sección de la junta de rótula.

5. El racor de tubería flexible con extremos dobles según la reivindicación 3, en el que la junta de rótula incluye una primera sección (101) montada en la primera tubería de extensión y una segunda sección (102) montada en la segunda tubería de extensión, y en el que El racor flexible de doble extremo también incluye un escudo térmico (103) dispuesto dentro de la junta de rótula, y un muelle (133) montado para solicitar al menos una porción del escudo térmico para que se aleje de la primera sección de la junta de rótula y hacia la segunda sección de la junta de rótula para que se encaje en la segunda sección de la junta de rótula.

6. El racor de tubería flexible con extremos dobles según la reivindicación 3, en el que la junta de rótula incluye una primera sección (101) montada en la primera tubería de extensión y una segunda sección (102) montada en la segunda tubería de extensión, y en el que El racor flexible de doble extremo también incluye un escudo térmico (103) dispuesto dentro de la junta de rótula, y en el que al menos una porción del escudo térmico está montada en la primera sección de la junta de rótula para que se aleje de la primera sección de la junta de rótula y hacia la segunda sección de la junta de rótula, y dicha porción del escudo térmico está magnetizada para atraer y encajarse con la segunda sección de la junta de rótula.

7. El racor de tubería flexible con extremos dobles según la reivindicación 1, en el que la caja exterior tiene una circunferencia exterior y una serie de aberturas (56, 57, 58, 65, 66, 67) en la circunferencia exterior, el primer elemento de flexión primario está montado en un reborde (73) de la primera tubería de extensión y el reborde de la primera tubería de extensión tiene una primera serie de orificios (106, 107) alrededor de la primera tubería de extensión, y el segundo elemento de flexión primario está montado en un reborde (76) de la segunda tubería de extensión y el reborde de la segunda tubería de extensión tiene una segunda serie de orificios (108, 109) alrededor de la segunda tubería de extensión, de modo que el agua puede circular a través de las aberturas en la circunferencia exterior de la caja exterior y a través de la primera serie de orificios y a través de la segunda serie de orificios para refrigerar los elementos flexibles primarios primero y segundo.

8. El racor de tubería flexible con extremos dobles según la reivindicación 1, en el que la primera tubería de extensión tiene una brida interior (85) dentro de la caja exterior y una brida exterior (73) dentro de la caja exterior;

el primer elemento de flexión elastomérico anular primario está montado en la brida exterior de la primera tubería de extensión en la caja exterior;

la segunda tubería de extensión tiene una brida interior (86) dentro de la caja exterior y una brida exterior (76) dentro de la caja exterior;

el segundo elemento de flexión elastomérico anular primario está dispuesta dentro de la caja exterior y está montado en la brida exterior de la segunda tubería de extensión en la caja exterior;

la brida interior de la primera tubería de extensión está dispuesta dentro de la caja interior, y la brida interior de la segunda tubería de extensión está dispuesta dentro de la caja interior;

el primer elemento de flexión elastomérico anular secundario está dispuesta dentro de la caja interior y está montado en la brida interior de la primera tubería de extensión en la caja interior;

y el segundo elemento de flexión elastomérico anular secundario está dispuesta dentro de la caja interior y está montado en la brida interior de la segunda tubería de extensión en la caja interior.

9. El racor de tubería flexible con extremos dobles según la reivindicación 8, en el que los elementos flexibles primarios primero y segundo y los elementos flexibles secundarios primero y segundo están apilados de manera coaxial y comparten un centro de rotación común (78) , los elementos flexibles primarios primero y segundo están dispuestos a un primer radio común (R1) desde el centro de rotación común, los elementos flexibles secundarios primero y segundo están dispuestos en un segundo radio común (R2) desde el centro de rotación común, y el segundo radio es menor que el primer radio.

10. El racor flexible de doble extremo según la reivindicación 8, que comprende además una junta de rótula (100) dispuesta dentro de la caja exterior y dispuesta dentro de la caja interior y que acopla la primera tubería de extensión con la segunda tubería de extensión y que impide que la compresión axial sobre las tuberías de extensión primera y segunda provoquen tensión sobre los elementos flexibles primarios primero y segundo y provoquen tensión sobre los elementos flexibles secundarios primero y segundo.

11. El racor flexible de doble extremo según la reivindicación 10, en el que la junta de rótula incluye una primera sección

(101) montada en la primera tubería de extensión y una segunda sección (102) montada en la segunda tubería de extensión, y en el que El racor flexible de doble extremo también incluye un escudo térmico (103) dispuesto dentro de la junta de rótula, teniendo el escudo térmico una superficie cilíndrica exterior (120) que coincide con una superficie cilíndrica interna (119) de la primera sección de la unión de rótula, y una superficie esférica exterior (117) que coincide con la segunda sección de la junta de rótula.

12. El racor de tubería flexible con extremos dobles según la reivindicación 10, en el que la junta de rótula incluye una primera sección (101) montada en la primera tubería de extensión y una segunda sección (102) montada en la segunda tubería de extensión, y en el que el racor flexible de doble extremo también incluye un escudo térmico (103) dispuesto dentro de la junta de rótula, y un muelle (133) montado para solicitar al menos una porción del escudo térmico para que se aleje de la primera sección de la junta de rótula y hacia la segunda sección de la junta de rótula para que se encaje en la segunda sección de la junta de rótula.

13. El racor de tubería flexible con extremos dobles según la reivindicación 10, en el que la junta de rótula incluye una primera sección (101) montada en la primera tubería de extensión y una segunda sección (102) montada en la segunda tubería de extensión, y en el que El racor flexible de doble extremo también incluye un escudo térmico (103) dispuesto dentro de la junta de rótula, y en el que al menos una porción del escudo térmico está montada en la primera sección de la junta de rótula para que se aleje de la primera sección de la junta de rótula y hacia la segunda sección de la junta de rótula, y dicha porción del escudo térmico está magnetizada para atraer y encajarse con la segunda sección de la junta de rótula.

14. El racor de tubería flexible con extremos dobles según la reivindicación 8, en el que la caja exterior tiene una circunferencia exterior y una serie de aberturas (56, 57, 58, 65, 66, 67) en la circunferencia exterior, la brida exterior de la primera tubería de extensión tiene una primera serie de orificios (106, 107) alrededor de la primera tubería de extensión, y la brida exterior de la segunda tubería de extensión tiene una segunda serie de orificios (108, 109) alrededor de la segunda tubería de extensión, de modo que el agua puede circular a través de las aberturas en la circunferencia exterior de la caja exterior y a través de la primera serie de orificios y a través de la segunda serie de orificios para refrigerar los elementos flexibles primarios primero y segundo.