BR112013014040B1

BR112013014040B1 - dispositivo para fechamento automático de válvulas de controle em unidades de conexão separáveis para tubos flexíveis

Info

Publication number: BR112013014040B1
Application number: BR112013014040-2A
Authority: BR
Inventors: Lorenzo Bormioli
Original assignee: Mibitaliana S.P.A.
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2020-07-21
Also published as: HRP20151070T1; PL2649359T3; CN103270361B; US20130319560A1; IT1402917B1; BR112013014040B8; BR112013014040A2; US8991782B2; KR101938786B1; KR20140032957A; HUE025474T2; MY165228A; EP2649359A1; RU2013131030A; ES2548687T3; WO2012076240A1; PT2649359E; SI2649359T1; ME02197B; RS54295B1

Abstract

Dispositivo para fechamento automático de válvulas de controle em unidades de conexão separáveis para tubos flexíveis. É descrito um dispositivo para o fechamento automático de válvulas de controle em unidades de conexão separáveis para tubos flexíveis. O dispositivo compreende, para cada setor (6, 7) da válvula de controle (5) a montante da direção de fluxo de fluido, um corpo deslizante (13) que opera no dito setor da válvula (6, 7), para provocar sua rotação de fechamento e abertura, meios elásticos (17) alojados dentro de uma primeira câmara (14), para ativar o referido corpo deslizante (13) em uma direção adequada para provocar a rotação de fechamento do referido setor de válvula (6, 7), um fluido de frenagem alojado em uma segunda câmara (18), para frear o movimento do referido corpo deslizante (13) na direção de fechamento do referido setor de válvula (6, 7), e meios de comunicação fluidodinâmicos (19, 20, 21) entre as referidas câmaras (14, 18), para permitir a transferência controlada do referido fluido de frenagem da segunda câmara (18) para a primeira câmara (14), durante o movimento do referido corpo deslizante (13) no sentido do fechamento do referido setor de válvula (6, 7). Os meios de comunicação fluidodinâmicos (19, 20, 21) acima referidos compreendem um conduto de passagem (19) com uma parte alargada (20) e um cartucho inserido na dita parte alargada (20), possuindo uma parte ranhurada (23) com ranhuras externas (...).

Description

DISPOSITIVO PARA FECHAMENTO AUTOMÁTICO DE VÁLVULAS DE CONTROLE EM UNIDADES DE CONEXÃO SEPARÁVEIS PARA TUBOS FLEXÍVEIS

A presente invenção refere-se a um dispositivo para fechamento automático de válvulas de controle de unidades de conexão separáveis para tubos de transferência de fluidos líquidos, em especial produtos petrolíferos, que inclui a separação automática dos próprios tubos no caso de um forte esforço de tração axial e/ou uma alta pressão repentina.

A transferência marítima de produtos petrolíferos a partir de uma instalação petroquímica, de uma plataforma, ou 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 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 excessiva na linha. Tais situações anômalas podem ser: o navio tanque ou, mais geralmente, a instalação petrolífera (FPSO), que se afasta e fica â 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 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 unidades de conexão separáveis que compreendem válvulas de controle de fluido do tipo de setor variável, 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 unidade, para bloquear completamente o fluxo de produto. O movimento da posição de abertura para a posição de fechamento ocorre sob a compensação de meios elásticos quando meios de retenção apropriados, como por exemplo uma luva interna axialmente removível, deixa de exercer ação de retenção após o esforço de tração axial imposto à unidade de conexão. Freios fluidodinâmicos, como por exemplo cilindros submetidos à pressão do produto fluido presente no tubo, diminuem apropriadamente a velocidade de fechamento da válvula a montante para evitar o excesso de pressão, chamado de "martelo de água", determinado pelo impulso dos meios elásticos e do fluido pressurizado.

Os freios fluidodinâmicos conhecidos compreendem condutos de passagem de seção reduzida que têm o inconveniente de ficarem obstruídos pelo efeito da sujeira presente no fluido de freio.

O objetivo da presente invenção consiste em criar um dispositivo para fechamento automático de válvulas de controle do tipo com seções ou pétalas ou, mais geralmente, com setores rotativos, que integra em uma única unidade as duas funções fluidodinâmica e de impulsionamento elástico, sem ter as desvantagens dos tubos de seção reduzida conforme o estado da técnica anterior.

De acordo com a invenção, tal objetivo é atingido por um dispositivo que se caracteriza pelo fato de compreender, para cada setor da válvula de controle a montante da direção do fluxo do fluido, um corpo deslizante que opera no referido setor da válvula, para provocar sua rotação de fechamento e de abertura, meios elásticos alojados em uma primeira câmara, para ativar o referido corpo deslizante em uma direção adequada para provocar a rotação de fechamento do referido setor da válvula, um fluido de frenagem alojado em uma segunda câmara, para frear o movimento do referido corpo deslizante na direção de fechamento do referido setor da válvula, e meios de comunicação fluidodinâmicos entre as referidas câmaras, para permitir a transferência controlada do dito fluido de frenagem da segunda câmara para a primeira câmara durante o movimento do referido corpo deslizante na direção de fechamento do dito setor da válvula, tais meios de comunicação fluidodinâmicos compreendendo um elemento de cartucho inserido em um compartimento axial do corpo deslizante, definindo com o mesmo um conduto de passagem externo do fluido de frenagem tendo um formato helicoidal com extensão variável de acordo com a velocidade de fechamento requerida do referido setor da válvula.

A referida porção helicoidal do elemento de cartucho torna possível obter um efeito de frenagem válido com uma seção muito maior do conduto de passagem, que não fica obstruído, na prática, pela sujeira presente no fluido de frenagem.

Uma forma de incorporação prática atualmente preferida da presente invenção é mostrada a título de exemplo não limitativo pelos desenhos anexos, nos quais:

- A figura 1 mostra como um todo, em corte parcial na direção axial, uma unidade de conexão para tubos flexíveis, incluindo dispositivos de fechamento automáticos das válvulas de controle;
- 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 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.

A figura 1 mostra uma unidade de conexão para tubos flexíveis, que compreende duas partes ou corpos separáveis 1 e 2, respectivamente a montante e a jusante na direção de 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 separaras 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 normalmento 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', T de dimensões diferentes, que podem girar em torno de respectivos eixos 8, 8' entre a posição de abertura, nas figuras 1 a 4 e 6, e a posição de fechamento, nas 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.

Cada setor rotativo 6, 7 da válvula de controle 5 situada a montante na direção do fluxo do produto fluido é rotativo em torno do seu eixo 8, sob a base de um respectivo dispositivo de fechamento automático, indicado como um todo pelo numeral de referência 9. Cada dispositivo 9 compreende, dentro de um corpo de contenção 10, 11, um corpo fixo 12 e um corpo móvel 13 axialmente deslizante em relação ao corpo fixo 12 (figuras 4 e 5). Uma primeira câmara 14 está definida dentro do corpo fixo 12, estendendo-se dentro de uma primeira parte do corpo móvel 13 até a parede transversal 15, que 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 comprimida da figura 4 até 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 está definida na extremidade oposta do corpo deslizante 13, na 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 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 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 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. Logo, é possível prever a utilização de cartuchos de um tipo para os setores rotativos 6 e cartuchos de outro tipo para os setores rotativos 7, de modo a determinar velocidades de rotação diferentes e, assim, velocidades de fechamento diversas dos setores individuais da válvula 5. Isto tem a finalidade de apresentar um fechamento que limita ao máximo a saída de produto durante o fechamento dos setores de rotação ou pétalas da válvula de controle, limitando portanto o pico de pressão gerado pelo “martelo de água” a níveis aceitáveis.

Os setores rotativos 6', 7' da válvula de controle 5' a jusante da direção do fluxo do fluido são, por sua vez, dotados de dispositivos de fechamento automático 9' 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 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

Dispositivo para fechamento automático de válvulas de controle a montante em unidades de conexão separáveis para tubos flexíveis, a dita válvula sendo formada por setores rotativos, o dispositivo compreendendo, para cada setor (6-7) rotativo da válvula de controle (5) a montante, um corpo deslizante (13) que opera no referido setor de válvula (6-7), para causar sua rotação de fechamento e abertura, meios elásticos (17) alojados em uma primeira câmara (14), para ativar o referido corpo deslizante (13) em uma direção adequada para provocar a rotação de fechamento do referido setor de válvula (6-7), um fluido de frenagem alojado em uma segunda câmara (18), para frear o movimento do referido corpo deslizante (13) na direção de fechamento do dito setor de válvula (6-7), e meios de comunicação fluidodinâmicos (19, 20, 21) entre as referidas câmaras (14, 18), para permitir a transferência controlada do referido fluido de frenagem da segunda câmara (18) para a primeira câmara (14) durante o movimento do referido corpo deslizante (13) na direção de fechamento do citado setor de válvula (6-7), caracterizado pelo fato de que os ditos meios de comunicação fluidodinâmicos (19, 20, 21) compreendem um pequeno conduto de passagem (19) com uma parte alargada (20) e um cartucho inserido na dita parte alargada (20), com o referido cartucho tendo uma parte cilíndrica (22) e uma parte ranhurada (23) provida com ranhuras externas (24).
Dispositivo para fechamento automático de válvulas de controle, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida parte ranhurada (23) tem comprimento escolhido de acordo com a velocidade de fechamento necessária do dito setor de válvula.