BR112014026825B1 - válvula de controle com pares de pétalas com formatos e tamanhos diferentes e com diferentes velocidades de fechamento para as unidades de conexão separáveis para mangueiras flexíveis - Google Patents

Abstract

Válvula de controle com pares de pétalas com formatos e tamanhos diferentes e com diferentes velocidades de fechamento para as unidades de conexão separáveis para mangueiras flexíveis. Válvula de controle (5, 5') para as unidades de conexão para mangueiras flexíveis, compreendendo uma pluralidade de pétalas (6, 6'; 7, 7') que rotacionam entre uma posição de abertura completa e uma posição fechamento completo. A pluralidade de pétalas rotativas sendo constituídas por pares de pétalas com formatos e dimensões diferentes, dispostas alternadamente ao longo da circunferência da unidade de conexão. As pétalas de menor tamanho são controladas de modo a fecharem mais lentamente do que as pétalas de maior tamanho até alcançar uma posição de contato das respectivas bordas laterais. A superfície (57) a montante das pétalas de menor tamanho é dotada de um par de aletas (59) lateralmente projetantes a partir da superfície mencionada acima, de modo a assentar sobre a superfície (56) a montante das pétalas de maior tamanho para obrigar esta última a fechar antes que as pétalas de menor tamanho, ao passo que a superfície a montante das pétalas de maior tamanho é dotada de um par de projeções (53) que, no final do movimento de fechamento das pétalas, são inseridas em recessos (60) correspondentes da superfície voltada para (...).

Description

[001] A presente invenção se refere a uma válvula do tipo que consiste em pares de pétalas de formatos e tamanhos diferentes e com diferentes velocidades de fechamento para as unidades de conexão separáveis para mangueiras para a transferência de produtos fluidos, em particular de produtos petrolíferos.

[002] É sabido que a transferência pelo mar de produtos petrolíferos a partir da instalação petroquímica, a partir da plataforma, a partir de petroleiro para petroleiro, a partir de petroleiro para instalação em terra e vice-versa, é realizada através de mangueiras flexíveis e unidades de conexão de mangueiras que consistem de duas partes separáveis, cada uma com uma respectiva válvula de controle que fecha automaticamente após separação para limitar o vazamento do produto no mar, com a conseqüente redução da poluição do mar. Estas unidades de conexão são colocadas sobre a parte do tubo flexível posicionado no mar e tem o objetivo primário de proteger a mangueira e, mais geralmente, a linha de conexão, em caso de situações anormais que provocam um puxão excessivo sobre a mangueira ou de pressão excessiva na linha. Tais situações anormais podem ser: afastamento e desvio de petroleiros ou, mais geralmente de instalações petrolíferas (FPSO), desse modo causando tensão na mangueira flexível, mar agitado provocando tração além do limite sobre a mangueira, embarcação batendo na mangueira e arrastando-a para longe, criando assim cargas excessivas sobre a mesma, fechamento rápido da válvula a jusante do fluxo ou qualquer outro motivo que cause carga axial excessiva e/ou aumento de pressão.

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

[004] As válvulas de controle de fluidos de tipo pétala também são conhecidas, ou seja, consistem de uma pluralidade de segmentos ou setores rotativos, que são rotacionados entre uma posição de abertura, em que as pétalas se encontram substancialmente paralelas à direção do fluxo do produto petrolífero e, uma posição de fechamento, em que as pétalas convergem transversalmente ao eixo da unidade para bloquear quase completamente o fluxo do produto. O movimento, a partir da posição de abertura para a posição de fechamento, ocorre sob a influência dos meios elásticos quando a ação de retenção exercida, por exemplo, por uma luva axialmente interna removível, cessa devido à tensão de tração axial aplicada sobre unidade de conexão. A frenagem fluidodinâmica desacelera apropriadamente a velocidade de fechamento 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 pressurizado, que pode ter efeitos destrutivos sobre a válvula de controle e sobre a unidade de conexão em si.

[005] Uma válvula de controle de tipo pétala é descrita, por exemplo, nos pedidos de patentes MI2010A002247 e MI2010A002248, depositados em 6 de dezembro de 2010 e, compreende as pétalas rotativas (segmentos ou setores) de formatos e dimensões diferentes que se alternam em pares ao longo da circunferência da unidade de conexão e, se utilizado para a válvula de controle a montante na direção do fluxo de fluido, são controladas de modo que os setores menores fechem mais lentamente do que os maiores.

[006] Portanto, o martelo de água e os efeitos prejudiciais correspondentes para a instalação podem ser evitados durante o processo de fechamento por meio da escolha adequada dos formatos e tamanhos das pétalas e por meio do ajuste adequado dos freios fluido-dinâmicos.

[007] Apesar do cuidado dedicado durante o processo de concepção, uma ou mais das pétalas dimensionadas como menores podem fechar mais rapidamente do que as pétalas dimensionadas como maiores da mesma válvula devido a diversas razões relacionadas ao fluxo do produto petrolífero ou devido à manutenção incorreta ou devido a outras causas. Se isto ocorrer, ocorre uma falha na aproximação das pétalas adjacentes, que não garante o fechamento estanque necessário da válvula de controle.

[008] O objetivo da presente invenção é o de evitar tal inconveniente por meio da prevenção de que as pétalas de tamanho pequenas alcancem a sua posição de fechamento antes das pétalas de maior tamanho, assegurando assim que a aproximação das pétalas seja sempre correta conforme concebido durante o processo de projeto.

[009] De acordo com a invenção, tal objetivo é alcançado através do fornecimento da superfície a montante (em relação ao fluxo do produto) das pétalas de menor tamanho com um par de aletas projetantes lateralmente a partir da superfície mencionada acima, de modo a assentar sobre a superfície a montante das pétalas de maior tamanho para obrigar esta última a fechar antes das pétalas de menor tamanho e, por meio também de dotar a superfície a montante, das pétalas de maior tamanho, de um par de projeções que, no final do movimento de fechamento das pétalas, são inseridas em recessos correspondentes da superfície voltada para as aletas para realizar um engate preciso e estável das pétalas adjacentes em uma posição hermeticamente fechada.

[0010] As características da presente invenção irão se tornar mais evidentes a partir da descrição detalhada a seguir de uma forma de realização da mesma, mostrada a título de exemplo não limitativo nos desenhos acompanhantes, nos quais: - as figuras 1 e 2 mostram, respectivamente, uma vista lateral e uma vista em corte axial feito pela linha II-II na figura 1, a unidade de conexão para mangueiras flexíveis com as válvulas de controle de tipo pétala de acordo com a presente invenção; - a figura 3 mostra uma vista em corte axial da mesma unidade de conexão durante um processo de separação das duas partes com as válvulas de controle já fechadas; - a figura 4 mostra uma vista em corte da unidade de conexão tomada ao longo da linha IV-IV na figura 3; - a figura 5 mostra uma vista em perspectiva de uma das pétalas de menor tamanho da válvula de controle que se encontra a montante na direção do fluxo do produto petrolífero; - a figura 6 mostra uma vista em planta da mesma pétala; - a figura 7 mostra uma vista em corte da mesma pétala tomada ao longo da linha VIIVII na figura 6; - a figura 8 mostra uma vista lateral da mesma pétala; - a figura 9 mostra uma vista em perspectiva de uma das pétalas de maior tamanho da válvula de controle que se encontra a montante na direção do fluxo do produto petrolífero; - a figura 10 mostra uma vista em planta da mesma pétala na figura 9; - a figura 11 mostra uma vista lateral da mesma pétala na figura 9; - a figura 12 mostra um detalhe do processo de fixação, em escala ampliada, de uma das projeções na superfície da pétala nas figuras 9-11; - a figura 13 mostra uma vista em corte do mesmo detalhe tomado ao longo da linha XIII-XIII na figura 12; - a figura 14 mostra como uma pétala de menor tamanho sobrepõe a uma pétala de maior tamanho na posição de fechamento da válvula à qual as ditas pétalas pertencem.

[0011] A figura 1 mostra uma unidade de conexão para tubos flexíveis, que compreende duas partes separáveis das válvulas ou corpos 1 e 2, a montante e a jusante na direção do fluxo do produto fluido transportado (da direita para a esquerda na figura 2), respectivamente.

[0012] As duas partes 1 e 2 são conectadas por meio de parafusos de ruptura 3 ou parafusos burst, que quebram no caso de aplicação de uma forte tensão de tração (igual ou maior do que a carga ajustada), permitindo assim separar as duas partes.

[0013] Uma luva cilíndrica deslizante 4 (figura 2) é disposta no interior da unidade de conexão, cuja luva é automaticamente e axialmente removível a partir da unidade de conexão quando as duas partes da unidade são separadas.

[0014] A luva cilíndrica 4 mantém a posição normalmente aberta das duas válvulas de setor rotativo 5-5’ colocadas a montante e a jusante na direção do fluxo do produto petrolífero, respectivamente.

[0015] As funções e os modos operacionais da luva 4 são descritos, por exemplo, no pedido de patente italiano MI2009A002146 depositado pelo requerente em 4/12/2009.

[0016] Cada válvula 5-5’ consiste de duas séries de pétalas ou segmentos 6-7 e 6’-7’ de formatos e tamanhos diferentes, que se alternam ao longo da circunferência e, são rotativas em torno dos respectivos eixos entre a posição de abertura na figura 2 e a posição de fechamento nas figuras 3 e 4.

[0017] As figuras 5-14 mostram em detalhe o formato e a função das pétalas 6 e 7 da válvula de controle 5 a montante, feita de acordo com a presente invenção.

[0018] A pétala 7 de tamanho maior é mostrada nas figuras 9-13, onde é visto que consiste de um corpo 51 aproximadamente triangular que é fornecido com uma extremidade 31 conformada em V, as laterais 32 da qual se destinam encostar para fechar do modo estanque contra os lados correspondentes das outras pétalas 7 adjacentes. A pétala 7 apresenta os flancos laterais 33 com uma extremidade curva 34, que incluem um degrau 35 no qual um lado da pétala 6 de menor tamanho interposta entre duas pétalas 7 de maior tamanho repousa quando a válvula 5 estiver fechada. As duas projeções oblíquas 53 sobrepõe e são restritas aos pontos de fixação 54 e 55 na superfície 56 a montante do corpo 51 que faceia o fluxo de produto petrolífero, quando a válvula estiver fechada. A pétala 7 também inclui pontos de articulação 61 e um calcanhar de controle 62.

[0019] Uma pétala 6 de menor tamanho é mostrada, por sua vez, nas figuras 5-8, onde é visto que consiste de um corpo 52 aproximadamente triangular, que é dotado de uma extremidade arredondada 36 com um degrau 37 (figura 8), que engata firmemente a extremidade curva 34 de duas pétalas 7 adjacentes quando a válvula 5 estiver fechada e, com lados retos 38 que engatam firmemente os flancos laterais 33 das duas pétalas 7 adjacentes quando a válvula 5 estiver fechada. As duas aletas 59, que se projetam lateralmente a partir dos lados 38 e são dotadas dos recessos curvos 60 adaptados para alojar, quando a válvula estiver fechada, as projeções 53 correspondentes das pétalas 7 adjacentes (conforme mostrado em maior detalhe abaixo), sobrepõem e são restritas aos pontos de fixação 58 na superfície 57 a montante do corpo 52. A pétala 6 também inclui os pontos articulação 63 e um calcanhar de controle 64.

[0020] As figuras 4 e 14 mostram a configuração de fechamento das pétalas 7 e 6 da válvula de controle 5

[0021] O movimento das pétalas individuais 7 e 6 a partir da posição de abertura para a posição de fechamento é controlado por um dispositivo de fechamento automático 9 do tipo descrito no pedido de patente italiana MI2010A002248, depositado em 6 de Dezembro de 2010, o qual atua sobre os calcanhares 62 e 64 sob a influência das molas helicoidais 17 quando luva 4, de acordo com os modos explicados na patente italiana MI2009A002146, é axialmente retirada do interior da válvula 5, cessando assim a ação de retenção das pétalas rotativos 6 e 7 da válvula em si.

[0022] O movimento de fechamento de pétalas de 7 e 6 é freado pelo vazamento controlado de um fluido de frenagem de tipo viscoso a partir das câmaras de alojamento 18 do próprio fluido para as câmaras de alojamento 14 das molas 17 através de tubos de vazamento 19 nos quais são inseridos os cartuchos de ajuste de velocidade do fluxo 21 os quais apresentam um sulco helicoidal externo.

[0023] A velocidade de vazamento do fluido de freio é ajustada por meio de cartuchos 21 com sulcos diferentes, de tal forma a determinar as diferentes velocidades de rotação e, deste modo fechando as pétalas individuais da válvula 5. Mais especificamente, a velocidade de fechamento das pétalas 7 de tamanho maior é definida de modo a ser mais rápido do que a das pétalas 6 de menor tamanho, o que, conseqüentemente, as sobrepõem parcialmente e repousam sobre as bordas das pétalas adjacentes 7, obtendo assim a configuração de fechamento na figura 4. Isto permite a obtenção de um fechamento que limita ao máximo a liberação do produto durante o fechamento da válvula de controle 5, limitando assim a níveis aceitáveis o pico de pressão gerado pelo martelo de água do produto petrolífero.

[0024] As aletas 59 das pétalas 6 de menor tamanho evitam qualquer fechamento precoce das pétalas 7 de tamanho maior e, durante o alojamento das projeções 53 das pétalas 7 em seus recessos 60, permite uma colocação precisa das pétalas na posição de fechamento total, conforme mostrado na figura 14.

[0025] As pétalas 6’-7’ da válvula de controle 5’ a jusante na direção do fluxo dos fluidos são igualmente dotadas de aletas e projeções semelhantes às aletas 59 e projeções 53 das pétalas 6-7 e, por sua vez são dotadas de dispositivos de fechamento automático, descritos no pedido de patente MI2010A002248, que por meio de molas apropriadas atuam nos calcanhares de pétalas 6’ e 7’ para determinar a rotação e, assim, o fechamento automático das pétalas 6’ e 7’ quando luva 4 é puxada para fora (figura 3). O efeito de frenagem é determinado aqui pelo fluido pressurizado no interior da parte de junção 2.

[0026] Para as unidades que apresentam um fluxo unidirecional, a válvula a jusante pode, portanto, não ser dotada de um sistema de frenagem, mas apenas com o dispositivo de fechamento automático atuado por uma mola.

Claims (2)

1. Válvula de controle (5, 5') para as unidades de conexão para mangueiras flexíveis, que compreende uma pluralidade de pétalas (segmentos ou setores) (6, 6’; 7, 7’) rotativas entre uma posição de abertura completa e uma posição fechamento completo, sendo que a dita pluralidade de pétalas rotativas (6, 6’; 7, 7’) consiste de pares de pétalas (6, 6’; 7, 7’) com formatos e tamanhos diferentes alternadamente dispostas ao longo da circunferência da unidade de conexão e sendo que as pétalas (6, 6’) de menor tamanho são controladas de modo a fecharem mais lentamente do que as pétalas (7, 7’) de maior tamanho até alcançar uma posição de contato das respectivas bordas laterais, dita válvula de controle sendo caracterizada pelo fato de que a superfície (57) a montante das pétalas (6, 6’) de menor tamanho é dotada de um par de aletas (59) lateralmente projetantes a partir da superfície mencionada acima, de modo a assentar sobre a superfície (56) a montante das pétalas (7, 7’) de maior tamanho para obrigar esta última a fechar antes das pétalas (6, 6') de menor tamanho e, pelo fato de que a superfície (56) a montante das pétalas (7, 7’) de maior tamanho é dotada de um par de projeções (53) que, no final do movimento de fechamento das pétalas (6, 6’; 7, 7’), são inseridas em recessos (60) correspondentes da superfície voltada para as aletas (49) para realizar um acoplamento preciso e estável das pétalas adjacentes (6, 6’; 7, 7’) em uma posição firmemente fechada.

2. Válvula de controle, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as pétalas (7, 7’) com tamanho maior apresentam uma extremidade conformada em V (31), os lados (32) da qual se destinam a encostar para fechar do modo estanque contra os lados correspondentes das outras pétalas (7, 7’) de maior tamanho e, também com os flancos laterais (33) com uma extremidade curva (34) que incluem um degrau (35) sobre o qual um lado de uma pétala (6, 6’) de tamanho menor interposta entre duas pétalas (7, 7’) de tamanho maior assenta quando a válvula (5, 5’) estiver fechada e, pelo fato de que as pétalas (6, 6’) de tamanho menor apresentam uma extremidade arredondada (36) com um degrau (37) que engata firmemente as extremidades curvas (34) de duas pétalas adjacentes (7, 7’) quando a válvula (5, 5’) estiver fechada e, as laterais retas (38) sobre as quais o degrau (37) permanece, que engata firmemente os flancos laterais (33) das duas pétalas adjacentes (7, 7’) quando a válvula (5, 5’) estiver fechada.

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