BR112019011183A2

BR112019011183A2 - válvula de controle de fluxo bidirecional

Info

Publication number: BR112019011183A2
Application number: BR112019011183A
Authority: BR
Inventors: Erik Seeberg Bjorn; Martin Vagle Paal
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2017-12-02
Publication date: 2019-12-17
Also published as: WO2018102789A1; WO2018102789A8; US20180156342A1; EP3548781A1; EP3548781A4; US10533669B2

Abstract

métodos, sistemas e dispositivos são fornecidos para controlar fluxo de fluido em um sistema de detecção de pressão. uma válvula bidirecional pode incluir um primeiro capilar que pode acoplar a um fluido de processo em um canal de fluido de processo e um segundo capilar que pode acoplar a um sensor de pressão. o primeiro e o segundo capilares podem incluir uma interface entre os mesmos para controlar fluxo de fluido entre o primeiro e o segundo capilares. a região de interface pode ser configurada para permitir fluxo de fluido entre o primeiro e o segundo capilares quando uma magnitude de uma diferença de pressão no primeiro capilar e no segundo capilar for menor ou igual a uma pressão de limiar. a região de interface também pode ser configurada para impedir fluxo de fluido entre o primeiro capilar e o segundo capilar quando a magnitude da diferença de pressão entre o primeiro capilar e o segundo capilar ultrapassar a pressão de limiar.

Description

VÁLVULA DE CONTROLE DE FLUXO BIDIRECIONAL

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS [0001] Este pedido reivindica o benefício de prioridade do Pedido de Patente Provisório US 62/428. 915, depositado em I^o de dezembro de 2017, e intitulado “Bi-Directional Flow Control Check Valve”, a totalidade do qual é incorporada por referência.

FUNDAMENTOS [0002] Fluidos (por exemplo, líquidos e gases) podem ser transportados através de tubos submarinos para transporte e distribuição de longa distância. O ambiente marinho circundante pode expor os tubos a uma variedade de condições de serviço, e por vezes relativamente agressivas, e ele pode fazer com que vazamentos se formem nos tubos. Por exemplo, os tubos podem ser rompidos devido a forças mecânicas (por exemplo, impacto de outros equipamentos ou veículos operados remotamente (ROVs) durante a operação, fadiga devido ao movimento da água, etc.), corrosão ou outras condições circundantes. Os tubos podem ser monitorados quanto a vazamentos para evitar danos e deterioração dos tubos, por exemplo, a fim de cumprir os regulamentos ambientais.

[0003] A fim de controlar o fluxo dentro de uma rede de tubos, a pressão pode ser medida em uma variedade de locais. Em geral, uma medição de pressão pode ser realizada colocando um sensor de pressão em contato com o fluido. O sensor pode incluir um elemento de detecção que se move em resposta a mudanças na pressão do fluido e o sensor pode converter os movimentos em outro tipo de saída (por exemplo, mecânica, elétrica, etc.) que pode ser calibrada para fornecer uma medição da pressão do fluido.

[0004] Em instalações de petróleo submarinas e instalações de processamento, as medições de pressão podem ser obtidas em um local remoto ao local onde a medição é desejada. Em um exemplo, linhas longas contendo um fluido de transmissão, tal como um óleo hidráulico, podem ser empregadas para comunicar a pressão de um fluido de processo a um manômetro remoto. Uma vedação pode ser usada para separar o fluido de processo a ser medido do fluido de transmissão fluindo através das linhas. A vedação pode transferir a pressão do fluido de processo para o fluido de transmissão que, por sua vez, pode transferir a pressão do fluido de processo para o manômetro no local remoto. Mesmo sob circunstâncias em que um sensor de pressão é posicionado muito próximo ao local do fluido de processo, pode haver uma distância entre um local onde o fluido de processo entra no sensor de pressão e

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2/17 um elemento de detecção que mede a pressão. Por exemplo, um sensor de pressão diferencial hidráulico opera sob os mesmos princípios discutidos acima, exceto que o comprimento das linhas contendo o fluido de transmissão é mais curto.

[0005] Estas distâncias separando o fluido sob pressão do elemento de detecção do sensor de pressão podem apresentar desafios para medições de pressão em instalações de petróleo submarinas e instalações de processamento. Em geral, o diâmetro das linhas transportando o fluido de transmissão pode ser pequeno em comparação com o diâmetro de um tubo transportando o fluido de processo. Embora o volume total de fluido de transmissão transportado nas linhas possa ser grande comparado com o deslocamento de volume (por exemplo, viagem) que a vedação pode atingir sem ruptura, a vedação pode incluir um assento no lado do fluido de transmissão da vedação para evitar deslocamento em excesso da vedação além deste limite seguro. No entanto, qualquer dano às linhas de transmissão transportando o fluido de transmissão pode contornar esta proteção. Quando a pressão do ambiente circundante é menor que a pressão do fluido de processo, os danos às linhas contendo o fluido de transmissão podem fornecer uma saída para o fluido da transmissão vazar para o ambiente circundante. Alternativamente, quando a pressão do ambiente circundante for maior que a pressão do fluido de processo, qualquer dano às linhas contendo o fluido da transmissão pode levar à ruptura da vedação. Uma vez que a vedação é rompida, o fluido de transmissão e potencialmente fluidos do ambiente circundante podem misturar com o fluido de processo. Além disso, se a pressão do ambiente circundante diminuir abaixo daquela do fluido de processo após a vedação ser rompida, o fluido de transmissão e, possivelmente, o próprio fluido de processo podem vazar para o ambiente circundante.

SUMÁRIO [0006] Em geral, dispositivos, sistemas e métodos são fornecidos para controlar fluxo de fluido em um sistema de detecção de pressão.

[0007] Em uma modalidade, uma válvula é fornecida para uso em um sistema de detecção de pressão e ela pode incluir um alojamento que inclui uma primeira porção capilar e uma segunda porção capilar que são separadas por uma região de interface. A válvula pode também incluir um elemento deformável posicionado dentro da região de interface, onde o elemento deformável é configurado para mover entre uma primeira posição e uma segunda posição quando uma magnitude de uma diferença de pressão entre a primeira porção capilar e a segunda porção capilar ultrapassar uma pressão de limiar. Na primeira posição, o

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3/17 elemento deformável pode permitir comunicação de fluido entre a primeira porção capilar e a segunda porção capilar, e na segunda posição o elemento deformável pode impedir comunicação de fluido entre a primeira porção capilar e a segunda porção capilar.

[0008] O elemento deformável pode ter uma variedade de configurações. Em uma modalidade, o elemento deformável pode ser espaçado do primeiro capilar e do segundo capilar na primeira posição e o elemento deformável pode bloquear uma abertura para um do primeiro capilar e do segundo capilar na segunda posição para impedir fluxo de fluido através dos mesmos. Em certos aspectos, o elemento deformável pode ser configurado para deformar durante o movimento da primeira posição para a segunda posição. O elemento deformável pode ter uma variedade de formas e em uma modalidade o elemento deformável pode ser substancialmente planar na primeira posição e pode ser substancialmente não planar na segunda posição.

[0009] Em outra modalidade, o elemento deformável pode incluir pelo menos uma abertura se estendendo através do mesmo para permitir fluxo de fluido através do mesmo quando o elemento deformável estiver na primeira posição. Pelo menos uma abertura pode ser, por exemplo, pelo menos um recorte formado em um perímetro do elemento deformável.

[0010] Em outra modalidade, o elemento deformável pode ser posicionado dentro da região de interface, de modo que o elemento deformável seja separado da primeira porção de capilar por uma primeira folga e o elemento deformável seja separado da segunda porção de capilar por uma segunda folga. O elemento deformável pode ser configurado para deformar em direção a uma da primeira folga e da segunda folga na segunda posição para impedir comunicação de fluido entre a primeira porção de capilar e a segunda porção de capilar.

[0011] Em uma modalidade, um sistema de detecção de pressão de fluido é fornecido e ele pode incluir um primeiro capilar se estendendo de uma região de interface de uma válvula e configurado para se estender para um canal de fluido de processo e um segundo capilar se estendendo entre a região de interface da válvula e um sensor de pressão. O sistema também pode incluir uma primeira vedação configurada para transmitir uma pressão de um fluido de processo contido dentro do canal de fluido de processo para um fluido de transmissão contido dentro do primeiro capilar e uma segunda vedação na região de interface em comunicação hidráulica com o primeiro capilar e o segundo capilar. A segunda vedação pode ser configurada para permitir fluxo de fluido entre o primeiro capilar e o segundo capilar quando a magnitude de uma diferença de pressão na segunda vedação for menor ou igual a uma

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4/17 pressão de limiar. A segunda vedação também pode ser configurada para impedir fluxo de fluido entre o primeiro capilar e o segundo capilar quando a magnitude da diferença de pressão através da segunda vedação for maior que a pressão de limiar.

[0012] Em outra modalidade, o sistema de detecção de pressão de fluido pode incluir o sensor de pressão e ele pode ser configurado para medir a pressão de fluido de processo quando o fluido flui entre o primeiro capilar e o segundo capilar.

[0013] A primeira e a segunda vedações podem ter uma variedade de configurações. Em uma modalidade, a primeira vedação pode ser uma vedação de diafragma. A segunda vedação pode ser deformável e ela pode se mover entre uma primeira posição e uma segunda posição. Na primeira posição, a segunda vedação pode permitir fluxo de fluido entre o primeiro capilar e o segundo capilar. Na segunda posição, a segunda vedação pode impedir fluxo de fluido entre o primeiro capilar e o segundo capilar. A segunda vedação pode ser espaçada do primeiro capilar e do segundo capilar na primeira posição. A segunda vedação pode deformar em direção a um do primeiro capilar e do segundo capilar para bloquear fluxo de fluido entre o primeiro capilar e o segundo capilar na segunda posição. Em certos aspectos, a segunda vedação pode ser substancialmente planar na primeira posição e ela pode ser substancialmente não planar na segunda posição.

[0014] Em outra modalidade, a segunda vedação pode ser um elemento deformável tendo pelo menos uma abertura se estendendo através do mesmo para permitir fluxo de fluido entre o primeiro capilar e o segundo capilar quando uma magnitude de uma diferença de pressão através da segunda vedação for menor ou igual a uma pressão de limiar.

[0015] Métodos para controlar fluxo de fluido em um sistema de detecção de pressão também são fornecidos. Em uma modalidade, um método pode incluir acoplar uma válvula a um sistema de detecção de pressão, de modo que um primeiro capilar se estenda da válvula e um segundo capilar se estenda entre a válvula e um sensor de pressão. A válvula pode permitir que um fluido de transmissão no primeiro capilar flua entre o primeiro capilar e o segundo capilar para o sensor de pressão quando uma magnitude de uma diferença de pressão entre o primeiro capilar e o segundo capilar for menor ou igual a uma pressão de limiar. A válvula pode impedir fluxo do fluido de transmissão entre o primeiro capilar e o segundo capilar quando a magnitude da diferença de pressão entre o primeiro capilar e o segundo capilar ultrapassar a pressão de limiar.

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5/17 [0016] Numa modalidade, o fluido de transmissão pode fluir através de pelo menos uma abertura em um elemento deformável na válvula quando a magnitude da diferença de pressão entre o primeiro capilar e o segundo capilar for menor ou igual à pressão de limiar. Em outra modalidade, um elemento deformável na válvula pode deformar quando a magnitude da diferença de pressão entre o primeiro capilar e o segundo capilar ultrapassar a pressão de limiar para evitar que o fluido de transmissão flua entre o primeiro capilar e o segundo capilar.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0017] As modalidades da presente divulgação podem ser mais completamente entendidas a partir da seguinte descrição detalhada tomada em conjunto com os desenhos anexos, nos quais:

[0018] FIG. 1 é uma vista em seção transversal esquemática de uma modalidade exemplar de um sistema de detecção de pressão tendo uma válvula bidirecional mostrada numa configuração aberta para medir uma pressão de um fluido de processo;

[0019] FIG. 2 é uma vista em seção transversal esquemática do sistema de detecção de pressão da FIG. 1 com a válvula bidirecional numa posição fechada para impedir fluxo de fluido através da mesma;

[0020] FIG. 3 é uma vista em seção transversal esquemática da válvula bidirecional da FIG. 1;

[0021] FIG. 4 é uma vista em seção transversal esquemática de uma região de interface da válvula bidirecional da FIG. 3;

[0022] FIG. 5 é uma vista superior de uma modalidade exemplar do elemento deformável da válvula bidirecional da FIG. 3;

[0023] FIG. 6 é uma vista em seção transversal esquemática da válvula bidirecional da FIG. 3 em uma configuração aberta;

[0024] FIG. 7 é uma vista em seção transversal esquemática da válvula bidirecional da FIG. 3 em uma primeira posição fechada;

[0025] FIG. 8 é uma vista em seção transversal esquemática da válvula bidirecional da FIG. 3 em uma segunda posição fechada; e [0026] FIG. 9 é um diagrama de fluxo ilustrando uma modalidade exemplar de um método para controlar fluxo de fluido num sistema de detecção de pressão de fluido.

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6/17 [0027] Nota-se que os desenhos não estão necessariamente em escala. Os desenhos se destinam a representar apenas aspectos típicos da matéria aqui divulgada e, portanto, não devem ser considerados como limitantes do escopo da divulgação. Nos desenhos, numeração semelhante representa elementos semelhantes entre os desenhos.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0028] Métodos, sistemas e dispositivos são fornecidos para controlar fluxo de fluido em um sistema de detecção de pressão e, em particular, para vedar pelo menos uma porção do sistema no caso de dano ao sistema de detecção de pressão. Em um sistema de detecção de pressão, a pressão de um fluido em um tubo pode ser medida e monitorada usando um sensor de pressão. Uma pressão do fluido no tubo pode ser transferida através de uma vedação para um fluido de transmissão. Um sensor de pressão em comunicação com o fluido da transmissão pode detectar a pressão do fluido de transmissão, desse modo detectando a pressão do fluido. Em caso de qualquer dano ao sensor de pressão, o fluido da transmissão pode vazar para o ambiente circundante. Isto também pode levar potencialmente a vazamento do fluido dentro do tubo. Por conseguinte, numa modalidade exemplar, uma válvula bidirecional pode ser fornecida para uso em um sistema de detecção de pressão para vazamento de um fluido de transmissão para um ambiente circundante. Sob condições de operação normais, a válvula pode ter uma configuração aberta para permitir que o fluido de transmissão transfira pressão de um fluido em um tubo para um sensor de pressão. Em caso de danos, a válvula bidirecional pode se mover para uma configuração fechada para impedir que pelo menos uma porção do fluido da transmissão vaze para um ambiente circundante. Isto também pode ajudar a impedir vazamento do fluido no tubo para um ambiente circundante. Outras modalidades estão dentro do escopo da matéria divulgada.

[0029] Em certas modalidades exemplares, uma válvula bidirecional pode ser fornecida para controlar fluxo de fluido através de um capilar se estendendo entre um sensor de pressão e uma vedação se estendendo através de uma abertura num canal de fluido de processo contendo um fluido de processo. Em particular, a válvula bidirecional pode ser configurada para vedar pelo menos uma porção do capilar para ajudar a evitar mais vazamento do fluido da transmissão e para ajudar a evitar ruptura da vedação e vazamento do fluido de processo. A válvula bidirecional pode incluir um elemento deformável que pode ser configurado para controlar fluxo de fluido entre um primeiro elemento tubular e um segundo elemento tubular, tal como um primeiro capilar e um segundo capilar. O primeiro capilar pode se estender entre

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7/17 o elemento deformável e uma vedação se estendendo através de uma abertura em um canal de fluido de processo tendo um fluido de processo fluindo através do mesmo. 0 segundo capilar pode se estender entre o elemento deformável e um sensor de pressão. Quando a magnitude de uma diferença entre uma pressão de fluido no primeiro capilar e uma pressão de fluido no segundo capilar é menor ou igual a uma pressão de limiar selecionada, o elemento deformável pode permitir que o fluido flua entre o primeiro e o segundo capilares. Quando uma magnitude de uma diferença entre uma pressão de fluido no primeiro capilar e uma pressão de fluido no segundo capilar ultrapassar a pressão de limiar, o elemento deformável pode ser configurado para bloquear fluxo de fluido entre o primeiro e o segundo capilares, desse modo vedando um do primeiro e do segundo capilares. Outras modalidades estão dentro do escopo da matéria divulgada.

[0030] As FIGS. 1-2 ilustram uma modalidade exemplar de um sistema de detecção de pressão 100 tendo uma válvula bidirecional 200 acoplada ao mesmo. O sistema de detecção de pressão 100 pode ser configurado para medir uma pressão de um fluido de processo 104 (por exemplo, óleo ou gás) fluindo através de um canal de fluido de processo 102 (por exemplo, um tubo ou uma tubulação) posicionado dentro de um ambiente circundante S (por exemplo, um ambiente submarino). Uma abertura 106 pode ser formada numa parede lateral do canal de fluido de processo 102 e uma vedação de fluido de processo 108 pode se estender através da abertura 106. O sistema de detecção de pressão 100 pode ser usado para medir qualquer fluido de processo em qualquer estrutura e várias técnicas que não uma abertura 106 e uma vedação de fluido de processo 108 podem ser usadas para transferir uma pressão de um fluido de processo para um fluido de transmissão. Como mostrado adicionalmente nas FIGS. 1 e 2, uma porção de um capilar, referida como um primeiro capilar 110, pode ser acoplada entre a vedação de fluido de processo 108 e a válvula bidirecional 200, e outra porção de um capilar, referida como um segundo capilar 112, pode se estender entre a válvula bidirecional 200 e um sensor de pressão 120. O primeiro e o segundo capilares 110, 112 podem incluir um fluido de transmissão 114, tal como óleo hidráulico, disposto nos mesmos. A vedação de fluido de processo 108 pode ser uma membrana que pode funcionar como uma barreira física que separa o fluido de processo 104 do fluido de transmissão 114 no primeiro e no segundo capilares 110,112. A vedação de fluido de processo 108 pode ser configurada para transmitir hidraulicamente uma pressão do fluido de processo 104 para o fluido de transmissão 114. O fluido de transmissão 114 pode transferir a pressão de fluido do processo

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8/17 através do primeiro capilar 110, da válvula bidirecional 200 e do segundo capilar 112 para o sensor de pressão 120 para medição. O sensor de pressão 120 pode ser qualquer dispositivo capaz de detectar uma pressão e proporcionar uma saída representativa da pressão detectada (por exemplo, uma voltagem).

[0031] A válvula bidirecional 200 pode controlar o fluxo de fluido de transmissão 114 entre o primeiro capilar 110 e o segundo capilar 112. Embora modalidades exemplares da válvula bidirecional 200 sejam discutidas em mais detalhes abaixo, em geral a retenção bidirecional 200 pode incluir uma região de interface 202 tendo um elemento deformável (não mostrado nas FIGS. 1 e 2) disposto entre o primeiro capilar 110 e o segundo capilar 112 para controlar fluxo de fluido entre o primeiro capilar 110 e o segundo capilar 112. Como mostrado na FIG. 1, a pressão de fluido dentro do primeiro capilar 110 é dada por Pi e a pressão de fluido dentro do segundo capilar 112 é dada por P2. Sob condições de operação normais, quando a magnitude da diferença de pressão através da região de interface 202 (uma pressão líquida ΔΡ) for menor ou igual a uma pressão de limiar Ρτ, o elemento deformável pode ser configurado para permitir comunicação hidráulica entre 0 primeiro capilar 110 e 0 segundo capilar 112. Nesta configuração, a pressão em cada lado do elemento deformável pode equilibrar (por exemplo, Pi = P2) e a pressão do fluido de processo 104 pode ser medida pelo sensor de pressão 120.

[0032] Em algumas modalidades, 0 primeiro capilar 110 pode ser blindado do ambiente externo por um acoplamento, tomando 0 segundo capilar 112 mais suscetível a danos. Nas modalidades, a válvula 200 pode fornecer proteção adicional no caso de danos ao sistema. FIG. 2 ilustra uma modalidade onde 0 dano pode estar na forma de uma ruptura 116 formada no segundo capilar 112. Nestas circunstâncias, a pressão P2 dentro do segundo capilar 112 pode corresponder à pressão do ambiente circundante S, enquanto a pressão Pi dentro do primeiro capilar 110 pode corresponder à pressão do fluido de processo 104, conforme transmitida pelo fluido de transmissão 114. Se a magnitude da diferença de pressão através da região de interface 202 (a pressão líquida ΔΡ) ultrapassar a pressão de limiar Ρτ, o elemento eformável pode ser configurado para mover para uma configuração que bloqueia 0 fluxo de fluido entre 0 primeiro capilar 110 e 0 segundo capilar 112. Desta maneira, 0 elemento deformável pode agir para vedar 0 fluido de transmissão 114 dentro do primeiro capilar 110 e evitar vazamento do fluido de transmissão 114 para 0 ambiente circundante S através da ruptura 116. A vedação do primeiro capilar 110 também pode ajudar a evitar

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9/17 vazamento do fluido de processo 104. Em particular, se a magnitude da pressão líquida ΔΡ for suficientemente grande, o fluido de processo 104 pode romper a vedação de fluido de processo 108 e escapar para o ambiente circundante S.

[0033] FIG. 3 ilustra a válvula bidirecional 200 das FIGS. 1 e 2 em mais detalhes. Como mostrado, a válvula bidirecional 200 pode incluir um alojamento 204 tendo pelo menos uma porção de cada um do primeiro capilar 110 e do segundo capilar 112 se estendendo através da mesma. A região de interface 202 pode ser posicionada entre o primeiro capilar 110 e o segundo capilar 112.

[0034] O alojamento 204 pode ter uma variedade de configurações e ele pode ser posicionado em vários locais dentro de um sistema de detecção de pressão. Como mostrado na FIG. 3, o alojamento 204 pode incluir uma primeira porção de alojamento 204a tendo pelo menos uma porção do primeiro capilar 110 se estendendo através da mesma e uma segunda porção de alojamento 204b tendo pelo menos uma porção do segundo capilar 112 se estendendo através da mesma. Adicionalmente, embora a FIG. 3 ilustre um único capilar levando para a válvula bidirecional 200 e um único capilar levando para longe da válvula bidirecional 200, capilares adicionais podem levar para e/ou para longe da válvula bidirecional 200.

[0035] Como mostrado adicionalmente na FIG. 3, a primeira porção de alojamento 204a pode incluir uma cavidade 206 formada na mesma para receber pelo menos uma porção da segunda porção de alojamento 204b. A forma da cavidade 206 pode ser complementar à forma da porção da segunda porção de alojamento 204b recebida na cavidade 206. Em uma modalidade exemplar, as paredes laterais internas da cavidade 206 podem ser configuradas para engatar de modo vedado em paredes laterais externas da segunda porção de alojamento 204b para formar um engate vedado entre as mesmas. Embora não mostrado, um engate vedado entre a primeira porção de alojamento 204a e a segunda porção de alojamento 204b pode ser fornecido usando qualquer um ou mais de um intertravamento mecânico, tal como um encaixe de fricção, um elemento de vedação, tal como uma gaxeta ou um anel de vedação e qualquer vedação química, tal como um adesivo, e combinações dos mesmos.

[0036] Como indicado acima, o alojamento 204 pode ser posicionado em vários locais dentro de um sistema de detecção de pressão. Por exemplo, o alojamento 204 pode ser configurado para montar diretamente num canal de fluido de processo, tal como o canal de fluido de processo 102 mostrado nas FIGS. 1 e 2. Em outros aspectos, o alojamento 204

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10/17 pode ser posicionado a uma distância de afastamento de um canal de fluido de processo, como mostrado nas FIGS. 1 e 2, onde o alojamento 204 está afastado por uma distância do canal de fluido de processo 102. Em outras modalidades, o alojamento pode ser uma parte integrante de um canal de fluido de processo, tal como o canal de fluido de processo 102, com a região de interface 202 sendo formada numa parede lateral do canal de fluido de processo 102 adjacente à vedação de fluido de processo 108. Além disso, embora a primeira e a segunda porções de alojamento 204a, 204b sejam mostradas, o alojamento 204 pode ser formado como um alojamento unitário tendo uma região de interface formada no mesmo e posicionada entre o primeiro e o segundo capilares 110, 112.

[0037] O alojamento 204 também pode ser feito de qualquer material ou combinação de materiais. Para aplicações submarinas, o alojamento 204 pode ser feito de materiais possuindo propriedades químicas e mecânicas adequadas. Propriedades químicas adequadas podem incluir, mas não estão limitadas a, resistência à corrosão. Propriedades mecânicas adequadas podem incluir, por exemplo, resistência (por exemplo, resistência a tração, resistência a compressão), resistência a fadiga e resistência a erosão. Materiais adequados podem incluir, mas não estão limitados a, metais e ligas metálicas (por exemplo, aço, latão, alumínio, titânio), polímeros (por exemplo, polietileno, politetrafluoretileno (PTFE), polieteretercetona (PEEK)), cerâmica de engenharia (óxido de zircônio, óxido de alumínio, compósitos (fibra de carbono reforçada com polímero) e combinações dos mesmos. Em uma modalidade exemplar, o alojamento 204 pode ser formado de um aço inoxidável.

[0038] Como indicado acima, a região de interface 202 pode se estender entre a primeira porção de alojamento 204a e a segunda porção de alojamento 204b. A região de interface 202 pode ter uma variedade de configurações e em uma modalidade ela pode estar na forma de uma folga formada entre uma superfície de fundo da cavidade 206 na primeira porção de alojamento 204a e uma superfície de fundo da segunda porção de alojamento 204b. A altura e a largura da folga definindo a região de interface 202 podem variar dependendo da configuração do elemento deformável se estendendo através da região de interface 202, como será discutido em mais detalhes abaixo. Em uma modalidade exemplar, a região de interface 202 pode ter uma altura que é suficiente para permitir que o elemento deformável se mova entre configurações abertas e fechadas, como é também discutido abaixo.

[0039] FIG. 4 ilustra uma modalidade exemplar da região de interface 202. Como mostrado, a região de interface 202 pode estar na forma de uma folga formada entre a primeira porção

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11/17 de alojamento 204a e a segunda porção de alojamento 204b (apenas uma porção de cada uma da primeira e da segunda porções de alojamento 204a, 204b é mostrada na FIG. 4), como explicado acima. Um elemento deformável 300 pode se estender através da região de interface 202 e, assim, entre o primeiro capilar 110 e o segundo capilar 112. Como resultado, o elemento deformável 300 pode ser submetido a uma pressão Pi do fluido de transmissão 114 no primeiro capilar 110 e a uma pressão P2 do fluido de transmissão 114 no segundo capilar 112.

[0040] O elemento deformável 300 pode ser posicionado através do meio da folga definida pela região de interface 202, de modo que uma primeira folga 304 se estenda entre a superfície inferior da cavidade 206 na primeira porção de alojamento 204a e um lado do elemento deformável 300, e uma segunda folga 306 se estenda entre a superfície inferior da segunda porção de alojamento 204b e 0 elemento deformável 300. A primeira folga 304 pode estar em comunicação de fluido com 0 primeiro capilar 110 e a segunda folga 306 pode estar em comunicação de fluido com 0 segundo capilar 112. Como será discutido em mais detalhes abaixo, a primeira folga 304 e a segunda folga 306 podem permitir que 0 elemento deformável 300 deforme e se mova entre diferentes posições para controlar fluxo de fluido através da válvula bidirecional 200. Também, como descrito mais completamente abaixo, algumas modalidades do elemento deformável 300 podem incluir recortes, tal como 0 recorte 302.

[0041] Um perímetro externo 300p do elemento deformável 300 pode ser fixado à parede lateral interna da cavidade 206 na primeira porção de alojamento 204a para manter 0 elemento deformável 300 através da folga definida pela região de interface 202, por exemplo, através da porção média. Várias técnicas de combinação podem ser usadas para fixar 0 elemento deformável 300 à primeira porção de alojamento 204a, tal como um adesivo, uma conexão mecânica incluindo um flange disposto dentro de um recesso, ou quaisquer outras técnicas para manter 0 elemento deformável 300 dentro da folga definida pela região de interface 202.

[0042] A configuração do elemento deformável 300 pode variar. Em uma modalidade, 0 elemento deformável 300 pode estar na forma de uma placa substancialmente plana que pode ser configurada para deformar ou flexionar. Uma vez que 0 elemento deformável 300 pode deformar ou flexionar, 0 elemento deformável 300 pode não ser completamente planar e pode incluir variações mínimas na superfície do mesmo. O elemento deformável 300 pode

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12/17 ser formado de uma variedade de materiais que lhe permitem deformar ou flexionar reversivelmente elasticamente. Materiais adequados podem incluir, por exemplo, metais e ligas metálicas (por exemplo, aço, latão, alumínio, titânio) e polímeros (por exemplo, polietileno, politetrafluoretileno (PTFE), polieteretercetona (PEEK)). Como será discutido em mais detalhes abaixo, as propriedades de material e as dimensões do elemento deformável 300 podem ser configuradas de modo que o elemento deformável 300 somente deforme quando forças aplicadas ao mesmo ultrapassarem uma pressão de limiar selecionada.

[0043] O elemento deformável 300 pode incluir uma ou mais aberturas ou recortes formados no mesmo. FIG. 4 ilustra um recorte 302 formado numa periferia externa do elemento deformável 300, no entanto, o(s) recorte(s) pode(m) ser formado(s) em qualquer localização. Como discutido abaixo, o(s) recorte(s) pode(m) permitir que fluido flua através do elemento deformável 300. O(s) recorte(s) são/não são necessários e as modalidades do elemento deformável 300 pode(m) não ter recortes.

[0044] FIG. 5 é uma vista superior do elemento deformável 300 e, como mostrado, o elemento deformável 300 pode incluir três recortes 302 espaçados aproximadamente equidistantes um do outro. O elemento deformável ilustrado 300 tem uma forma circular para encaixar numa cavidade circular 206 formada na primeira porção de alojamento 204a, no entanto, o elemento deformável 300 e a cavidade 206 podem ter qualquer forma.

[0045] FIGS. 6-8 ilustram o uso do elemento deformável 300 para controlar o fluxo do fluido de transmissão 114 entre o primeiro capilar 110 e o segundo capilar 112.

[0046] Como mostrado na FIG. 6, o fluido de transmissão 114 fluindo do primeiro capilar 110 para a primeira folga 304 pode exercer uma primeira pressão Pi num lado do elemento deformável 300 tendendo a impelir o elemento deformável 300 para a segunda folga 306. Inversamente, o fluido de transmissão 114 fluindo do segundo capilar 112 para a segunda folga 306 pode exercer uma segunda pressão P2 no lado oposto do elemento deformável 300 tendendo a impelir 0 elemento deformável 300 para a primeira folga 304. Nesta modalidade, a primeira pressão Pi pode ser maior que a segunda pressão P2 e 0 fluido de transmissão 114 pode fluir do primeiro capilar 110, para a primeira folga 304, através do recorte 302, para a segunda folga 306 e para o segundo capilar 112, onde 0 fluido de transmissão 114 pode fluir para 0 sensor de pressão (não mostrado na FIG. 6) para medição. O fluido de

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13/17 transmissão 114 pode, alternativamente, fluir numa direção oposta quando a segunda pressão P2 for maior que a primeira pressão Pi.

[0047] Uma vez que tanto a primeira como a segunda pressões Pi, P2 podem agir no elemento deformável 300, 0 elemento deformável 300 pode ter uma pressão líquida ΔΡ aplicada ao mesmo. A pressão líquida ΔΡ, que pode corresponder à força aplicada líquida, pode ser a diferença entre as magnitudes da primeira e da segunda pressões Pi e P2. Em geral, a deformação do elemento deformável 300 pode ocorrer em direção ao capilar contendo qualquer da primeira pressão Pi e da segunda pressão P2 que seja mais baixa. Nesta modalidade, a magnitude da pressão líquida ΔΡ pode ser menor ou igual à pressão de limiar selecionada Pt do elemento deformável 300. Como resultado, a pressão líquida ΔΡ pode ser insuficiente para fazer com que 0 elemento deformável 300 deforme por uma quantidade que possa bloquear a abertura do primeiro capilar 110 ou a abertura do segundo capilar 112 e 0 fluido de transmissão 114 pode continuar a fluir entre 0 primeiro e 0 segundo capilares 110, 112. Embora a FIG. 6 ilustre 0 elemento deformável 300 em uma configuração planar, várias quantidades de deformação podem ocorrer sob as condições de operação ilustradas.

[0048] FIG. 7 ilustra uma modalidade na qual a primeira pressão Pi é maior que a segunda pressão P2, no entanto, a magnitude da pressão líquida ΔΡ (por exemplo, I Pi - P21) pode ser maior que a pressão de limiar selecionada Pt. Sob esta condição, a pressão líquida ΔΡ pode fazer com que 0 elemento deformável 300 deforme para a segunda folga 306, desse modo movendo da configuração planar e assumindo uma primeira configuração substancialmente não planar. A deformação pode ser suficiente para fazer com que 0 elemento deformável 300 deforme em pelo menos uma quantidade igual a uma altura da segunda folga 306. O elemento deformável 300 pode, desse modo, bloquear uma segunda abertura 112o do segundo capilar 112 para impedir fluxo de fluido de transmissão 114 entre a região de interface 202 e 0 segundo capilar 112.

[0049] A capacidade do elemento deformável 300 de deformar para a configuração mostrada na FIG. 7 pode ser útil quando ocorrer dano a uma porção de um dos primeiro e segundo capilares 110, 112. Por exemplo, se ocorrer dano ao segundo capilar 112, ele pode ser exposto a um ambiente circundante que tenha uma pressão que faça com que a segunda pressão P2 diminua em uma quantidade que faça a magnitude da pressão líquida ΔΡ (por exemplo, I Pi - P₂ I) ultrapassar a pressão de limiar selecionada Pt. Em tal situação, 0 elemento deformável 300 pode ser forçado a deformar e desse modo formar uma vedação

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14/17 através da segunda abertura 112o do segundo capilar 112 para impedir que fluido de transmissão 114 no primeiro capilar 110 escape para o ambiente circundante. Tal configuração também pode ajudar a evitar a ruptura de uma vedação de fluido de processo, tal como a vedação de fluido de processo 108 na FIG. 1, uma vez que o primeiro capilar 110 não será submetido às pressões no ambiente circundante devido à ruptura 116 no segundo capilar 112.

[0050] FIG. 8 ilustra uma modalidade na qual a segunda pressão P2 é maior do que a primeira pressão Pi, no entanto, a magnitude da pressão líquida ΔΡ (por exemplo, I Pi - P2 I) pode ser maior que a pressão de limiar selecionada Pt. Sob esta condição, a pressão líquida ΔΡ pode fazer com que 0 elemento deformável 300 deforme para a primeira folga 304, desse modo movendo da configuração planar e assumindo uma segunda configuração substancialmente não planar. A deformação pode ser suficiente para fazer com que 0 elemento deformável 300 deforme em pelo menos uma quantidade igual a uma altura da primeira folga 304. O elemento deformável 300 pode, desse modo, bloquear uma primeira abertura 110o do primeiro capilar 110 para impedir 0 fluxo de fluido de transmissão 114 entre 0 primeiro capilar 110 e a região de interface 202.

[0051] A capacidade do elemento deformável 300 de deformar para a configuração mostrada na FIG. 8 pode ser útil quando ocorrer dano a uma porção de um dos primeiro e segundo capilares 110, 112. Por exemplo, se ocorrer dano ao segundo capilar 112, ele pode ser exposto a um ambiente circundante que tenha uma pressão que faça com que a segunda pressão P2 aumente em uma quantidade que faça a magnitude da pressão líquida ΔΡ (por exemplo, I Pi - P21) ultrapassar a pressão de limiar selecionada Ρτ. O elemento deformável 300 pode ser forçado a deformar e, desse modo, formar uma vedação através da primeira abertura 110o do primeiro capilar 110 para impedir que fluido de transmissão 114 no primeiro capilar 110 escape para 0 ambiente circundante. Tal configuração também pode ajudar a evitar a ruptura de uma vedação de fluido de processo, tal como a vedação de fluido de processo 108 na FIG. 1, uma vez que 0 primeiro capilar 110 não será submetido às pressões no ambiente circundante fluindo para a ruptura 116 no segundo capilar 112.

[0052] A região de interface 202 e, em particular as dimensões da primeira folga 304 e da segunda folga 306, bem como 0 elemento deformável 300, podem ser adaptados para fazer com que 0 elemento deformável 300 se mova entre a primeira configuração mostrada na FIG. 6, a segunda configuração mostrada na FIG. 7 e a terceira configuração mostrada na

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FIG. 8 para qualquer pressão de limiar selecionada Ρτ. A deformação do elemento deformável 300 sob uma dada pressão pode ser governada pelas dimensões do elemento deformável 300 e seu módulo elástico. Assim, para uma dada faixa de pressões e dimensões da primeira folga 304 e da segunda folga 306, o elemento deformável 300 pode ser proporcionado com dimensões e/ou módulo elástico que se moverá entre as várias configurações mostradas nas FIGS. 6-8 a uma pressão de limiar desejada Pt.

[0053] O tamanho da região de interface 202 (por exemplo, primeira folga 304, a segunda folga 306, o elemento deformável 300), o tamanho e/ou a colocação dos recortes 302 no elemento deformável 300, e o primeiro e o segundo capilares 110, 112 podem cada qual ser otimizados independentemente para reduzir o volume de fluido de transmissão necessário para operar a válvula bidirecional 200. Em algumas modalidades, os tamanhos podem ser selecionados de modo que o volume de fluido de transmissão seja tão pequeno quanto possível. Notavelmente, variações na temperatura e compressibilidade do fluido podem causar variações na primeira e na segunda pressões Pi e P? independentemente da pressão de fluido nas porções do primeiro e do segundo capilares 110, 112 externos ao alojamento 204. Estas variações podem escalonar com 0 volume de fluido e elas podem ser minimizadas empregando um volume de fluido relativamente baixo dentro da válvula bidirecional 200. Em uma modalidade exemplar, 0 comprimento e 0 diâmetro do primeiro capilar 110 e do segundo capilar 112 podem ser aproximadamente os mesmos. Numa modalidade exemplar, a altura da primeira folga 304 e da segunda folga 306 pode ser aproximadamente a mesma. [0054] FIG. 9 ilustra uma modalidade exemplar de um método 900 para controlar fluxo de fluido utilizando uma válvula bidirecional. O método 900 é descrito em ligação com 0 sistema de detecção de pressão 100 mostrado na FIG. 1, no entanto, 0 método não está limitado ao uso com 0 sistema da FIG. 1 e pode ser usado com qualquer sistema. Embora não mostrado, quando a válvula bidirecional 200 pode ser separada do canal de fluido de processo 102, a primeira porção de alojamento 204a pode ser acoplada ao primeiro capilar 110, de modo que 0 primeiro capilar 110 possa se estender da vedação de fluido de processo 108 para a região de interface 202. De um modo semelhante, a segunda porção de alojamento 204b pode ser acoplada ao segundo capilar 112, de modo que 0 segundo capilar 112 possa se estender da vedação de fluido de processo 108 para a região de interface 202. O primeiro e 0 segundo capilares 110, 112 podem ser formados de qualquer número de tubos interligados.

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16/17 [0055] Como mostrado na FIG. 9, em operação 902, um fluido de transmissão 114 pode ser distribuído para uma região de interface 202 entre o primeiro capilar 110 e o segundo capilar 112. O fluido tem uma primeira pressão Pi no primeiro capilar 110 e uma segunda pressão P2 no segundo capilar 112. Em operação 904, se a magnitude da pressão líquida ΔΡ for menor ou igual a um limiar Pt no qual o elemento deformável 300 na válvula bidirecional 200 se deformará, o fluido de transmissão 114 pode fluir entre o primeiro e o segundo capilares, como mostrado na operação 906. Em operação 908, se a magnitude da pressão líquida ΔΡ for maior que a pressão de limiar Ρτ, o fluido de transmissão pode ser impedido de fluir entre o primeiro capilar 110 e o segundo capilar 112. Se a primeira pressão Pi for maior que a segunda pressão P2, então, 0 segundo capilar 112 pode ser bloqueado, como mostrado na operação 910. Se a primeira pressão Pi for menor que a segunda pressão P2, então, 0 primeiro capilar 110 pode ser bloqueado, como mostrado na operação 912.

[0056] Um efeito técnico exemplar dos métodos, sistemas e dispositivos aqui descritos inclui, a título de exemplo não limitativo, a interrupção bidirecional de fluxo de fluido num sistema de detecção de pressão.

[0057] Determinadas modalidades exemplares foram descritas acima para proporcionar uma compreensão geral dos princípios da estrutura, função, fabricação e uso dos sistemas, dispositivos e métodos aqui divulgados. Um ou mais exemplos destas modalidades foram ilustrados nos desenhos anexos. Aqueles versados na técnica entenderão que os sistemas, dispositivos e métodos especificamente descritos aqui e ilustrados nos desenhos em anexo são modalidades exemplares não limitativas e que 0 escopo da presente invenção é definido unicamente pelas reivindicações. As características ilustradas ou descritas em relação a uma modalidade exemplar podem ser combinadas com as características de outras modalidades. Tais modificações e variações se destinam a ser incluídas dentro do escopo da presente invenção. Além disso, na presente divulgação, componentes com nome similar das modalidades têm geralmente características semelhantes e, assim, dentro de uma modalidade particular, cada característica de cada componente de nome similar não é necessariamente totalmente elaborada.

[0058] Um versado na técnica apreciará características e vantagens adicionais da invenção com base nas modalidades acima descritas. Consequentemente, 0 presente pedido não será limitado pelo que foi particularmente mostrado e descrito, exceto como indicado pelas

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17/17 reivindicações anexas. Todas as publicações e referências citadas neste documento são expressamente incorporadas por referência na sua totalidade.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento deformável é posicionado dentro da região de interface, de modo que o elemento

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1. Válvula para uso em um sistema de detecção de pressão, caracterizada pelo fato de que compreende:

um alojamento incluindo uma primeira porção de capilar e uma segunda porção de capilar que são separadas por uma região de interface; e um elemento deformável posicionado dentro da região de interface e configurado para mover entre uma primeira posição e uma segunda posição quando uma magnitude de uma diferença de pressão entre a primeira porção de capilar e a segunda porção de capilar ultrapassar unia pressão de limiar, em que a primeira posição permite comunicação de fluido entre a primeira porção de capilar e a segunda porção de capilar, e a segunda posição impede comunicação de fluido entre a primeira porção de capilar e a segunda porção de capilar.

2/4 deformável seja separado da primeira porção de capilar por uma primeira folga e o elemento deformável seja separado da segunda porção de capilar por uma segunda folga.

8. Válvula, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que o elemento deformável é configurado para deformar em direção a uma da primeira folga e da segunda folga na segunda posição para impedir comunicação de fluido entre a primeira porção de capilar e a segunda porção de capilar.

9. Sistema de detecção de pressão de fluido, caracterizado pelo fato de que compreende:

um primeiro capilar se estendendo de uma região de interface de uma válvula e configurado para se estender para um canal de fluido de processo;

um segundo capilar se estendendo entre a região de interface da válvula e um sensor de pressão;

uma primeira vedação configurada para transmitir uma pressão de um fluido de processo contido dentro do canal de fluido de processo para um fluido de transmissão contido dentro do primeiro capilar; e uma segunda vedação na região de interface em comunicação hidráulica com o primeiro capilar e o segundo capilar, a segunda vedação sendo configurada para, permitir fluxo de fluido entre o primeiro capilar e o segundo capilar quando a magnitude de uma diferença de pressão na segunda vedação for menor ou igual a uma pressão de limiar, e impedir fluxo de fluido entre o primeiro capilar e o segundo capilar quando a magnitude da diferença de pressão através da segunda vedação for maior que a pressão de limiar.

10. Sistema de detecção de pressão de fluido, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o sensor de pressão configurado para medir a pressão de fluido de processo quando o fluido flui entre o primeiro capilar e o segundo capilar.

11. Sistema de detecção de pressão de fluido, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a primeira vedação compreende uma vedação de diafragma.

12. Sistema de detecção de pressão de fluido, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a segunda vedação é deformável e móvel entre uma primeira posição e uma segunda posição, em que a segunda vedação permite fluxo de fluido entre o

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2. Válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento deformável pode ser configurado para deformar durante o movimento da primeira posição para a segunda posição.

3/4 primeiro capilar e o segundo capilar na primeira posição e em que a segunda vedação impede fluxo de fluido entre o primeiro capilar e o segundo capilar na segunda posição.

13. Sistema de detecção de pressão de fluido, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a segunda vedação é afastada do primeiro capilar e do segundo capilar na primeira posição e a segunda vedação deforma em direção a um. do primeiro capilar e do segundo capilar para bloquear fluxo de fluido entre o primeiro capilar e o segundo capilar na segunda posição.

14. Sistema de detecção de pressão de fluido, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a segunda vedação é substancialmente planar na primeira posição e é substancialmente não planar na segunda posição.

15. Sistema de detecção de pressão de fluido, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a segunda vedação compreende um elemento deformável tendo pelo menos uma abertura se estendendo através do mesmo para permitir fluxo de fluido entre o primeiro capilar e o segundo capilar quando uma magnitude de uma diferença de pressão através da segunda vedação for menor ou igual a uma pressão de limiar.

16. Método para controlar fluxo de fluido em um sistema de detecção de pressão, caracterizado pelo fato de que compreende:

acoplar uma válvula a um sistema de detecção de pressão, de modo que um primeiro capilar se estenda da válvula e um segundo capilar se estenda entre a retenção para um sensor de pressão;

em que a válvula permite que um fluido de transmissão no primeiro capilar flua entre o primeiro capilar e o segundo capilar para o sensor de pressão quando uma magnitude de uma diferença de pressão entre o primeiro capilar e o segundo capilar é menor ou igual a uma pressão de limiar e em. que a válvula impede fluxo do fluido de transmissão entre o primeiro capilar e o segundo capilar quando a magnitude da diferença de pressão entre o primeiro capilar e o segundo capilar ultrapassa a pressão de limiar.

17. Método, de acordo com. a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o fluido de transmissão pode fluir através de pelo menos uma abertura em um elemento deformável na válvula quando a magnitude da diferença de pressão entre o primeiro capilar e o segundo capilar for menor ou igual à pressão de limiar.

18. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que um elemento deformável na válvula deforma quando a magnitude da diferença de pressão entre

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3. Válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento deformável inclui pelo menos uma abertura se estendendo através do mesmo para permitir fluxo de fluido através do mesmo quando o elemento deformável estiver na primeira posição.

4. Válvula, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a pelo menos uma abertura compreende pelo menos um recorte formado em um perímetro do elemento deformável.

5. Válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento deformável é substancialmente planar na primeira posição e é substancialmente não planar na segunda posição.

6. Válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento deformável é espaçado da primeira porção de capilar e da segunda porção de capilar na primeira posição e o elemento deformável bloqueia uma abertura para uma da primeira porção de capilar e da segunda porção de capilar na segunda posição para impedir fluxo de fluido através das mesmas.

4/4 o primeiro capilar e o segundo capilar ultrapassar a pressão de limiar para evitar que o fluido de transmissão flua entre o primeiro capilar e o segundo capilar.