BR112013014039B1

BR112013014039B1 - válvula de controle para unidade de conexão separável para tubos flexíveis

Info

Publication number: BR112013014039B1
Application number: BR112013014039-9A
Authority: BR
Inventors: Lorenzo Bormioli
Original assignee: Mibi Italiana S.P.A.
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2020-12-22
Also published as: PT2649358E; SI2649358T1; ES2547886T3; RS54294B1; CN103282715B; DK2649358T3; KR20140032958A; CN103282715A; BR112013014039A2; IT1402918B1; ITMI20102248A1; US8998171B2; US20130319559A1; RU2013131020A; WO2012076242A1; ME02192B; MY165229A; PL2649358T3; CY1116861T1; HRP20151038T1

Abstract

VÁLVULA DE CONTROLE PARA UNIDADE DE CONEXÃO SEPARÁVEL PARA TUBOS FLEXÍVEIS É descrita uma válvula de controle (5,5') para uma unidade de conexão para tubos flexíveis, compreendendo uma pluaralidade de setores (seções ou pétalas) (6,7,7') que podem girar entre uma posição de abertura completa e uma posição de fechamento completo. A referida pluralidade de setores rotativos (6,7,6',7') compreende pelo menos duas séries de setores rotativos com formatos e dimensões diferentes dispostos de maneira alternada ao longo da circunferência da unidade de conexão. Os setores menores (6,6') podem ser controlados de maneira a fecharem-se mais lentamente do que os setores maiores (7,7'). O formato e as dimensões dos setores rotativos (6,7,6',7') permitem uma sobreposição parcial das bordas dos setores (6,7,6',7) adjacentes, para uma melhor estanqueidade entre tais setores.

Description

A presente invenção refere-se a uma válvula de controle do tipo pétala para unidades de conexão separáveis, para tubos de transferência de produtos fluidos, em particular para produtos petrolíferos.

A transferência marítima de produtos petrolíferos a partir de uma instalação petroquímica, de uma plataforma, de um navio tanque para outro navio tanque, ou de um navio tanque para uma instalação terrestre, e vice-versa, ocorre notoriamente por meio de tubos flexíveis e unidades de conexão dos próprios tubos, que consistem de duas partes separáveis, cada uma equipada com uma respectiva válvula de 10 controle que se fecha automaticamente em caso de separação, para limitar o derramamento do produto no mar, com a consequente redução da poluição. Essas unidades de conexão ficam posicionadas na parte de tubo flexível posicionada no mar, e têm o objetivo primário de proteger o tubo e, mais geralmente, a linha de conexão, no caso de situações anômalas que causam uma tração excessiva do tubo ou pressão 15 excessiva na linha. Tais situações anômalas podem ser: o navio tanque ou, mais geralmente, a instalação petrolífera (FPSO), que se afasta e fica à deriva ao largo, mar agitado que causa uma tração no tubo além dos limites, o barco bate no tubo arrastando- o para longe, criando cargas excessivas no mesmo, fechamento rápido da válvula de fluxo a jusante, ou qualquer outro motivo que cause uma carga axial excessiva e / ou 20 aumento da pressão.

As unidades de controle atualmente disponíveis são feitas para que as válvulas de controle sejam fechadas automaticamente após a separação das duas partes da unidade de conexão, ou seja, sem o controle de um operador, nas situações acima mencionadas.

Também são conhecidas válvulas de controle de fluido do i tipo pétala, isto é, formadas por uma pluralidade de seções ou pétalas, que são feitas para girar entre uma posição de abertura, na qual as seções ou pétalas ficam substancialmente paralelas à direção do fluxo do produto de petróleo, e uma posição de fechamento, na qual as seções ou pétalas convergem transversalmente para o eixo da 30 unidade, para bloquear quase completamente o fluxo de produto. O movimento da posição de abertura para a posição de fechamento ocorre sob a compensação de meios elásticos quando a ação de retenção exercida, por exemplo, por uma luva interna axialmente removível, cessa após o esforço de tração axial imposto à unidade de conexão. Freios fluidodinâmicos diminuem apropriadamente a velocidade de fechamento 35 da válvula a montante, para evitar o excesso de pressão, chamado de "martelo de água”, determinado pela ação combinada dos meios elásticos e do fluido sob pressão, que pode ter efeitos destrutivos sobre a válvula de controle e à própria unidade de conexão.

O objetivo da presente invenção consiste em fazer uma válvula de controle tipo pétala, ou mais geralmente, do tipo de setores rotativos, que é particularmente adequada para evitar a formação do “martelo de água” durante o fechamento, quando utilizada como uma válvula de controle a montante da unidade de 5 conexão separável para tubos flexíveis.

De acordo com a invenção, esse objetivo é atingido por uma válvula de controle para uma unidade de conexão para tubos flexíveis, compreendendo uma pluralidade de setores (seções ou pétalas) rotativos entre uma posição de abertura completa e uma posição de fechamento completo, caracterizada pelo fato da referida 10 pluralidade de setores rotativos compreenderem pelo menos duas séries de setores rotativos com formatos e dimensões diferentes, dispostos de forma alternada ao longo da circunferência da unidade de conexão.

Quando a válvula de controle de acordo com a invenção é utilizada como uma válvula de controle a montante na direção do fluxo do fluido, os 15 setores menores são preferencialmente movidos de maneira a fecharem-se mais lentamente em relação aos setores maiores, de modo a limitar ainda mais a possibilidade de formação do “martelo de água”.

Os setores rotativos adjacentes têm um formato e dimensões que permitem uma sobreposição parcial dos setores adjacentes, para que 20 haja um melhor “aperto” entre os setores.

Desta maneira, ajustando-se de forma adequada os freios fluidodinâmicos é possível evitar o “martelo de água” durante a etapa de fechamento e os respectivos efeitos nocivos à instalação.

As características da presente invenção serão melhor 25 explicadas na descrição detalhada a seguir de uma forma de incorporação prática da invenção, mostrada nos desenhos anexos a título de exemplo não limitativo, em que: - A figura 1 mostra como um todo, em corte parcial na direção axial, uma unidade de conexão para tubos flexíveis, incluindo duas válvulas de controle de acordo com a presente invenção; - A figura 2 mostra uma vista em perspectiva explodida da válvula de controle a montante da unidade de conexão da figura 1; - A figura 3 mostra uma vista em perspectiva explodida da válvula de controle a jusante da unidade de conexão da figura 1; - A figura 4 mostra um detalhe ampliado, em corte, conforme mostrado na figura 1, de um 35 dispositivo de acordo com a presente invenção, utilizado para fechar um setor rotativo da válvula de controle a montante da unidade de conexão da figura 1; - A figura 5 mostra o mesmo dispositivo durante a etapa de fechamento do setor rotativo acima referido; - A figura 6 mostra um detalhe ampliado, em corte, na direção axial, de um dispositivo usado para fechar um setor rotativo da válvula de controle a jusante da unidade de conexão da figura 1; - A figura 7 mostra o dispositivo da figura 6 durante a etapa de fechamento do setor rotativo acima referido; - As figuras 8 a 10 mostram possíveis formas de incorporação do cartucho de regulação da velocidade de fechamento dos setores rotativos da válvula de controle a montante; - As figuras 11 e 12 mostram vistas em perspectiva reciprocamente opostas de um exemplo de um setor rotativo maior; - As figuras 13 e 14 mostram vistas de topo reciprocamente opostas do setor rotativo maior acima referido; - A figura 15 mostra uma vista frontal em corte parcial do setor rotativo maior acima mencionado; - As figuras 16 e 17 mostram vistas em perspectiva reciproca mente opostas de um exemplo de um setor rotativo menor; - As figuras 18 e 19 mostram vistas de topo reciprocamente opostas do referido setor rotativo menor; - A figura 20 mostra uma vista frontal em corte parcial do setor rotativo menor acima citado; - A figura 21 mostra segmentos rotacionais adjacentes na posição de fechamento.

A figura 1 mostra uma unidade de conexão para tubos flexíveis que compreende duas partes ou corpos separáveis de válvulas 1 e 2, respectivamente a montante e a jusante, na direção do fluxo do produto fluido transportado.

As duas partes 1 e 2 são conectadas por meio de parafusos de ruptura 3, que em caso de forte esforço de tração (igual ou maior do que a carga definida) se quebram, tornando possível separar as duas partes.

Uma manga cilíndrica deslizante 4 (fig. 1), que é automaticamente e axialmente removida da unidade de conexão quando as duas partes da unidade são separadas, está disposta na unidade de conexão.

A manga cilíndrica 4 normalmente mantém duas válvulas de setor rotativo 5, 5' na posição de abertura, cada uma delas constituída por duas séries de pétalas ou seções 6, 7 e 6', 7' de dimensões e formatos diferentes, que se alternam ao longo da circunferência em torno dos respectivos eixos 8, 8’, entre a posição de abertura das figuras 1 a 4 e 6 e a posição de fechamento das figuras 5 e 7.

As funções e os modos de operação da manga 4 são, por exemplo, descritos no pedido de patente italiano MI2009A002146, depositado em 12/04/2009 pelo Requerente.

Tomando por exemplo a válvula de controle 5, as figuras 11 a 21 mostram em detalhes o formato e a funcionalidade de suas pétalas 6 e 7.

Uma pétala maior 7 é mostrada nas figuras 11 a 15, onde se observa que ela é provida com uma extremidade em formato de “V” 31, cujos lados 32 5 destinam-se a encostar de forma estanque contra os lados correspondentes de outras pétalas vizinhas 7. Cada pétala 7 tem ainda lados laterais 33 com uma extremidade arqueada 34, que provêem um degrau 35 no qual se apoia, com a válvula 5 fechada, um lado da pétala 6 de menores dimensões, interposto entre duas pétalas 7 de dimensões maiores.

Uma pétala 6 de menores dimensões é mostrada, por sua vez, nas figuras 16 a 20, onde se observa que ela é provida com uma extremidade arredondada 36 com um degrau 37 que, com a válvula 5 fechada, se acopla de maneira justa com as extremidades arqueadas 34 das duas pétalas 7 adjacentes, e é provida também com lados retos 38 nos quais o degrau 37 continua, onde, com a válvula 5 15 fechada, se acoplam de maneira justa com os lados laterais 33 das duas pétalas 7 adjacentes,

A configuração de fechamento de duas pétalas 7 com uma pétala 6 intermediária é mostrada na figura 21.

Para o seu movimento a partir da posição de abertura para a 20 posição de fechamento, cada setor rotativo 6, 7 da válvula de controle 5, situada a montante na direção do fluxo do produto fluido, pode girar em torno do seu eixo 8 sob o controle de um respectivo dispositivo de fechamento automático, indicado como um todo pelo numeral de referência 9 nas figuras 1, 4 e 5. Cada dispositivo 9 compreende, dentro de um corpo de contenção 10, 11, um corpo fixo 12 e um corpo móvel 13 que desliza 25 axialmente em relação ao corpo fixo 12 (figuras 4 e 5). Uma primeira câmara 14 é definida dentro do corpo fixo 12, que se estende dentro de uma primeira parte do corpo móvel 13 e da parede transversal 15, a qual se encosta contra um ressalto de controle 16 de um respectivo setor rotativo 6, 7 da válvula de controle. Uma mola helicoidal 17 está alojada no interior da primeira câmara 14, podendo estender-se a partir da configuração 30 comprimida da figura 4 para a condição alongada da figura 5. O alongamento da mola 17 ocorre automaticamente quando a manga 4, de acordo com os métodos explicados no pedido de patente italiano MI2009A002146, é removida axialmente do interior da válvula 5, deixando de exercer sua ação de retenção nos setores rotativos 6 e 7 da válvula.

Uma segunda câmara 18 é definida na extremidade oposta 35 do corpo deslizante 13 no qual o fluido de frenagem, de viscosidade aproximadamente escolhida, normalmente fica alojado. As duas câmaras 14 e 18 comunicam-se por meio de um conduto de passagem 19 que tem uma parte de entrada alargada 20, na qual um cartucho de regulação da velocidade de fluxo 21 fica inserido, possuindo uma parte cilíndrica 22 em um lado de entrada 23, provido com uma ranhura helicoidal externa 24. Exemplos de cartuchos 21 com diferentes extensões das ranhuras externas 24 são mostrados nas figuras 8 a 10.

A comunicação descrita entre as câmaras 14 e 18 tem o 5 efeito de provocar a fuga de fluido a partir da câmara de frenagem 18 para a câmara 14, durante o movimento do corpo deslizante 13 a partir da posição ilustrada na figura 4 até a posição mostrada na figura 5, causada pelo impulso da mola 17 na ausência da manga 4 e, durante a rotação de fechamento dos setores 6, 7 da válvula, pelo fluido pressurizado que flui através da porção de união 1. A passagem do fluido de frenagem reduz a 10 velocidade de fechamento da válvula, evitando impactos abruptos que podem danificar os setores de rotação da própria válvula. Os aumentos súbitos de pressão, conhecidos como “martelos de água”, são, portanto, evitados.

A velocidade de passagem e, assim, a velocidade de fechamento das pétalas de rotação, depende da seção do conduto de passagem 19, do 15 diâmetro da parte do cilindro 22 dos cartuchos 21, e da extensão das ranhuras helicoidais externas 24 dos cartuchos 21, e pode ser modificada com a substituição dos cartuchos por outros de diâmetro diferente e com ranhuras diferentes.

Assim, é possível prever a utilização de cartuchos de um tipo para setores rotativos 6 de menores dimensões, e cartuchos de outro tipo para 20 setores rotativos 7 de maiores dimensões, de modo a determinar velocidades de rotação diferentes e, assim, velocidades de fechamento diversas dos setores individuais da válvula 5. Mais especificamente, é possível configurar uma velocidade de fechamento mais rápida para as pétalas 7 de dimensões maiores, e uma velocidade de fechamento mais lenta para as pétalas 6 de menores dimensões, que consequentemente ficam 25 parcialmente sobrepostas e encostadas sobre as bordas das pétalas 7 adjacentes, obtendo assim a configuração de fechamento da figura 21. Isto permite a obtenção de um fechamento que limita ao máximo a saída de produto durante o fechamento das pétalas ou setores rotativos da válvula de controle, limitando portanto o pico de pressão gerado pelo “martelo de água” a níveis aceitáveis.

Os setores rotativos ou pétalas 6', 7' da válvula de controle a jusante da direção do fluxo do fluido são, por sua vez, dotados de dispositivos de fechamento automático 9', mostrados nas figuras 1, 6 e 7, que têm, similarmente, corpos fixos 12', corpos deslizantes 13' e molas normalmente comprimidas 17', que através dos ressaltos 16' determinam a rotação e, portanto, o fechamento automático dos vários 35 setores rotativos 6, 7 da válvula 5', no caso de remoção da manga 4. Um efeito de frenagem similar àquele determinado pela passagem do fluido de frenagem da câmara 18 para a câmara 14 não ocorre, em vez disso. O efeito de frenagem é, de fato, determinado pelo fluido sob pressão presente na porção de união 2.

Claims

1. Válvula de controle para unidade de conexão separável para tubos flexíveis, incluindo uma válvula de controle (5, 5') compreendendo uma pluralidade de setores (seções ou pétalas) (6, 7, 6', 7'), que podem girar entre uma posição de abertura completa e uma posição de fechamento completo, caracterizada pela referida pluralidade de setores rotativos (6, 7, 6', 7') compreender pelo menos duas séries de setores rotativos com formatos e dimensões diferentes dispostos de maneira alternada ao longo da circunferência da unidade de conexão, e sendo que as pelo menos duas séries de setores (6, 7, 6', 7') incluem uma série de setores (7, 7’) de tamanho maior em relação às outras séries de setores e uma série de setores (6, 6’) de tamanho menor em relação à outra série de setores, em que cada setor da série de setores maiores (7, 7’) possui uma extremidade em forma de V (31) cujos os lados (32), quando na posição completamente fechada, encostam em uma forma de ajuste de fluido apertado contra os lados correspondentes do setor adjacente da mesma série, e possui lados laterais (33) com uma extremidade arqueada (34) que, quando na posição completamente fechada, é apoiada por um lado adjacente de um setor da serie de setores menores (6, 6’) que é interposto entre dois setores da serie de setores maiores (7, 7’), e sendo que cada setor da série de setores menores (6, 6’) possui uma extremidade arredondada (36) que, quando na posição completamente fechada, engata firmemente com as extremidades arqueadas (34) de dois setores adjacentes da série de setores maiores (7, 7’), e possui lados retos (38) que, quando na posição completamente fechada, engatam firmemente com os lados laterais (33) de dois setores adjacentes da série de setores maiores (7, 7’).

2. Válvula de controle, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que, se a válvula for usada como uma válvula de controle (5) a montante da unidade de conexão, na direção do fluxo de fluido, os setores menores (6, 6') são movidos de modo a fecharem-se mais lentamente em relação aos setores maiores (7, 7').

3. Válvula de controle, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato dos referidos setores rotativos (6, 7, 6', 7') adjacentes terem formato e dimensões que permitem uma sobreposição parcial das bordas dos setores (6, 7, 6', 7') adjacentes, para uma melhor estanqueidade entre tais setores.