BR112014026829B1 - válvula de controle para unidades de conexão para mangueiras flexíveis - Google Patents

Abstract

Válvula de controle de tipo pétala para unidades de conexão separáveis para mangueiras flexíveis. É descrita uma válvula de controle (5, 5') para as unidades de conexão para mangueiras flexíveis, que compreende uma pluralidade de pétalas (segmentos ou setores) (6, 7; 6', 7') rotativas entre uma posição de abertura completa e uma posição fechamento completo. As ditas pétalas (6, 7; 6', 7') são rotativas em torno de eixos de articulação definidos por pinos esféricos (70) interpostos entre as pétalas lateralmente adjacentes e dotados de um pescoço de posicionamento roscado (71) inserido e aparafusado em um respectivo orifício radial (72) do corpo (1, 2) da unidade de conexão. Uma tampa de fechamento (73) é roscada no dito orifício radial (72) e firmemente encostada contra o dito pescoço (71) do pino esférico (70) para manter o dito pino esférico (70) em uma posição adequada para permitir uma correta e precisa articulação entre as duas pétalas adjacentes (6, 7; 6', 7').

Description

[001] A presente invenção se refere a uma válvula de controle de tipo pétala para unidades de conexão separáveis para mangueiras para a transferência de produtos fluidos, em particular, 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 o fluxo do produto. O movimento, a partir da posição de abertura para a posição de fechamento, 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 MI 2010 A 002247 e MI 2010 A 002248, depositados em 6 de dezembro de 2010.

[006] O problema de rotacionar as pétalas existe nas válvulas do tipo mencionado acima, devido ao movimento de rotação dever ser preciso, confiável e externamente acessível a partir da unidade de conexão para o ajuste e, eventualmente, a substituição dos pinos usados.

[007] Portanto, um objetivo da presente invenção é o de fornecer uma válvula de controle de tipo pétala para as unidades de conexão separáveis para mangueiras para a transferência de produtos fluidos, que apresenta um sistema de articulação eficaz das pétalas rotativas.

[008] De acordo com a invenção, tal objetivo é atingido por meio do uso de pinos esféricos interpostos entre as pétalas lateralmente adjacentes e dotados de um pescoço roscado de posicionamento inserido e aparafusado em um respectivo orifício radial do corpo da unidade de conexão.

[009] Uma tampa de fechamento roscada no dito orifício radial e firmemente encostada contra o dito pescoço do pino esférico para manter o pino esférico em uma posição adequada para permitir um rotacionamento correto e preciso entre as duas pétalas adjacentes e para impedir que o pino rotacione e desloque-se a partir de uma posição definida.

[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, a título de exemplo, 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 fluido; - 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, a título de exemplo, 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; - as figuras 12 e 13 mostram uma vista em corte parcial das sedes de alojamento dos pinos esféricos com os quais as pétalas são dotadas nas figuras 5-8 e 9-11; - a figura 14 mostra como uma pétala de tamanho menor se sobrepõe a uma pétala de tamanho maior na posição de fechamento da válvula à qual as dita pétalas pertencem; - a figura 15 mostra uma vista em seção transversal da unidade de conexão através dos pontos de rotacionamento das pétalas de acordo com a linha XV-XV na figura 1; - a figura 16 mostra um detalhe ampliado de um dos pontos de rotacionamento representado na figura 15.

[0011] A figura 1 mostra uma unidade de conexão para as mangueiras 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 rutpura 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 italiana MI2009A002146 depositado pelo requerente em 4 de Dezembro de 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. Os formatos das pétalas 6’ e 7’ da válvula 5 a jusante são semelhantes.

[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 inclui um degrau 35 no qual um lado da pétala 6 de tamanho menor interposta entre duas pétalas 7 de maior tamanho repousa quando a válvula 5 estiver fechada. As duas projeções oblíquas 53 sobrepõe e são solidárias (ou restritas aos pontos de fixação 54 e 55) à superfície 56 a montante do corpo 51 que faceia o fluxo do produto petrolífero quando a válvula estiver fechada. A pétala 7 também inclui parcialmente os pontos esféricos de articulação 61 (mostrados em maior detalhe na figura 13) 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 o degrau 37 (figura 8), que engata firmemente as extremidades curvas 34 de duas pétalas 7 adjacentes quando a válvula 5 estiver fechada e, com lados retos 38 que engatam firmemente as 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 parcialmente esféricos 63 de rotacionamento (mostrados em maior detalhe na figura 12) e um calcanhar de controle 64.

[0020] As pétalas 7 e 6 podem rotacionar em torno dos respectivos eixos e articulados entre si por meio de pinos esféricos 70, mostrados nas figuras 14, 15 e 16, que são rotacionalmente alojados nas sedes parcialmente esféricas 61 e 63 das pétalas mencionadas acima. Cada pino esférico 70 é dotado de um pescoço roscado 71 de posicionamento (figura 16) que é inserido e aparafusado em um respectivo orifício radial 72 do corpo da unidade de conexão. Uma tampa de fechamento 73 é roscada no mesmo orifício 72 e atua sobre o pescoço 71 para manter o pino esférico 70 na posição correta. Uma gaxeta 75 é interposta entre as superfícies laterais da tampa 73 e o orifício 72 para evitar fugas de fluido através dos pontos de articulação.

[0021] Pinos esféricos 70 semelhantes, com o pescoço 71 e a tampa de fechamento 73, são fornecidos para as pétalas da válvula de controle 5’, conforme mostrado nas figuras 2 e 3.

[0022] As figuras 4 e 14 mostram a configuração de fechamento das pétalas 7 e 6 da válvula de controle 5. A configuração das pétalas 7’ e 6’ da válvula 5’ é totalmente semelhante.

[0023] 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.

[0024] O movimento de fechamento das pétalas 7 e 6 da válvula 5 é freado pelo vazamento controlado de um fluido de freio 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, no qual são inseridos os cartuchos de ajuste de velocidade de fluxo 21 que apresentam um sulco helicoidal externo.

[0025] 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 tamanho menor, 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.

[0026] As aletas 59 das pétalas 6 de tamanho menor 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.

[0027] 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.

[0028] 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 (4)

1. Válvula de controle (5, 5’) para unidades de conexão para mangueiras flexíveis, que compreende uma pluralidade de pétalas (segmentos ou setores) (6, 7; 6’, 7’) rotativas entre uma posição de abertura completa e uma posição fechamento completo, caracterizada por as ditas pétalas (6, 7; 6’, 7’) serem rotativas em torno de eixos articulados definidos por pinos esféricos (70) interpostos entre as pétalas lateralmente adjacentes e dotados de um pescoço de posicionamento roscado (71) inserido e aparafusado em um respectivo orifício radial (72) de um corpo (1, 2) da unidade de conexão, em que as pétalas (7, 7’) de tamanho maior apresentam uma extremidade conformada em V (31), lados (32) da qual se destinam a encostar, para fechar do modo estanque, contra lados correspondentes das outras pétalas (7, 7’) de maior tamanho e, também com 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; as pétalas (6, 6’) de tamanho menor apresentam uma extremidade arredondada (36) com um degrau (37), que engata firmemente extremidades curvas (34) de duas pétalas adjacentes (79) quando a válvula (5, 5’) estiver fechada, e laterais retas (38) sobre as quais o degrau (37) permanece, que engata firmemente as laterais (33) das duas pétalas adjacentes (7, 7’) quando a válvula (5, 5’) estiver fechada.

2. Válvula de controle, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por uma tampa de fechamento (73) ser roscada no dito orifício radial (72) e firmemente encostada contra o dito pescoço (71) do pino esférico (70) para manter o dito pino esférico (70) em uma posição adequada para permitir uma correta e precisa articulação entre as duas pétalas adjacentes (6, 7; 6’, 7’).

3. Válvula de controle, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por compreender uma gaxeta (75) inserida entre a dita tampa (73) de fechamento e o dito orifício radial (72).

4. Válvula de controle, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por as ditas pétalas (6, 7; 6’, 7’) serem dotadas de sedes parcialmente esféricas (61, 63) para o alojamento de ditos pinos esféricos (70).

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