BRPI0709903A2

BRPI0709903A2 - conjunto de vÁlvula, acessàrio de orifÍcio de cÂmara dupla, e, mÉtodo para vedar uma abertura

Info

Publication number: BRPI0709903A2
Application number: BRPI0709903-7A
Authority: BR
Inventors: Gary Allen Tatum; Thomas Henry Loga
Original assignee: Daniel Measurement & Control
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2011-07-26
Also published as: RU2008143563A; CN101416035B; CN101416035A; WO2007117976A3; CA2645555C; EP2002222A2; US20070228316A1; EP2002222A4; US7357371B2; CA2645555A1; MX2008012498A; WO2007117976A2

Abstract

<B>CONJUNTO DE VÁLVULA, ACESSàRIO DE ORIFÍCIO DE CAMARA DUPLA, E, METODO PARA VEDAR UMA ABERTURA<D>São descritos métodos e aparelhos para vedar uma abertura que fornece comunicação fluídica entre uma segunda e uma primeira câmaras de um acessório de orificio de câmara dupla. Um conjunto de vedação compreende um elemento de fecho que é rotativamente móvel entre uma posição aberta e uma fechada em relação à abertura. Uma vedação secundária fica disposta dentro de uma parte rebaixada em uma face de vedação do elemento de fecho. A parte rebaixada tem um perímetro definido por um ressalto. Uma vedação primária fica disposta dentro de um entalhe formado entre o ressalto e a vedação secundária.

Description

"CONJUNTO DE VÁLVULA, ACESSÓRIO DE ORIFÍCIO DE CÂMARADUPLA, E, MÉTODO PARA VEDAR UMA ABERTURA"DECLARAÇÃO RELATIVA A PESQUISA OU DESENVOLVIMENTOPATROCINADO PELO GOVERNO FEDERAL

Não aplicável.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a métodos e aparelhos paravedar uma abertura. Mais particularmente, a presente invenção refere-se amétodos e aparelhos para vedar a abertura localizada entre a primeira e asegunda câmara de um acessório de orifício de câmara dupla.

Em operações de tubulação e outras aplicações industriais, sãousados fluxímetros para medir a vazão volumétrica de uma corrente de fluxogasosa ou líquida em movimento através de uma seção de tubulação.

Fluxímetros são disponíveis em muitas formas diferentes. Um tipo defluxímetro é um medidor de orifício, que inclui um acessório de orifícioconectado na seção da tubulação. O acessório de orifício serve para orientar esuportar uma placa de orifício que estende-se através da seção da tubulaçãoperpendicular à direção da corrente de fluxo. A placa de orifício é uma placafina que inclui uma abertura circular, ou orifício, que fica posicionada dentroda corrente de fluxo.

Em operação, quando a corrente de fluxo em movimentoatravés da seção da tubulação atinge a placa de orifício, o fluxo é forçadoatravés do orifício, restringindo assim a área seccional transversal do fluxo.Por causa dos princípios de continuidade e conservação de energia, avelocidade do fluxo aumenta à medida que a corrente passa pelo orifício. Esteaumento de velocidade cria um diferencial de pressão através da placa deorifício. A pressão diferencial medida através da placa de orifício pode serusada para calcular a vazão volumétrica da corrente de fluxo que passa pelaseção da tubulação.Um acessório dç orifício de câmara dupla permite que a placade orifício seja removida do acessório sem interromper a corrente de fluxo emmovimento através da seção da tubulação. Em muitos projetos, isto éconseguido provendo-se duas câmaras dentro do acessório, em que a placa deorifício está na corrente de fluxo em uma câmara e fora da corrente de fluxona segunda câmara. Uma válvula de isolamento é provida entre as duascâmaras de maneira a impedir comunicação fluídica entre as duas câmaras,quando a válvula está fechada, mas também permitir que a placa de orifíciopasse entre as câmaras quando a válvula está aberta.

As válvulas de isolamento podem ser quaisquer dos váriosdispositivos que regulam o fluxo de gases ou líquidos através da tubulação,encanamento, ou através de aberturas relacionadas, abrindo, fechando ouobstruindo orifícios ou passagens. Muitas válvulas de isolamentocompreendem uma tira de válvula de aço inoxidável, ou barra retangular, queé manipulada por um suporte de válvula encaixado em um mecanismo deacionamento, tal como uma engrenagem de cremalheira e pinhão. A tira deválvula cobre a abertura entre a câmara inferior e a segunda câmara, e épredisposta contra a abertura por molas e pela pressão do fluido na tubulaçãoe na primeira câmara.

Em muitos casos, um lubrificante químico ou a base depetróleo é injetado entre a tira da válvula e uma sede que envolve a abertura.Este lubrificante age para efetuar a vedação ao longo da interface entre a tirada válvula e a sede. O desempenho da vedação depende da viscosidadedinâmica do lubrificante. Se o diferencial de pressão de fluido através davedação exceder a viscosidade dinâmica do lubrificante, o lubrificantecisalhará e a vedação irá falhar. Adicionalmente, muitos lubrificantes sãosuscetíveis a degradação com o tempo, que pode também resultar emvazamento e falha da vedação.

Assim, as modalidades da presente invenção estão voltadaspara aparelhos e métodos para vedar a abertura localizada entre a primeira e asegunda câmara de um acessório de orifício que procura superar essas e outraslimitações da tecnologia anterior.

SUMÁRIO DAS MODALIDADES PREFERIDAS

Modalidades da presente invenção incluem métodos eaparelhos para vedar uma abertura que fornece comunicação fluídica entrea segunda e primeira câmara de um acessório de orifício de câmara dupla.Um conjunto de válvula compreende um elemento de fecho que érotativamente móvel entre uma posição aberta e uma fechada em relação àabertura. Uma vedação secundária é disposta em uma segunda parterebaixada em uma face de vedação do elemento de fecho. A parterebaixada tem um perímetro definido por um ressalto. Uma vedaçãoprimária fica disposta dentro de um entalhe formado entre o ressalto e avedação secundária.

Em algumas modalidades, um acessório de orifício de câmaradupla compreende um corpo que tem uma primeira câmara disposta nomesmo e um topo acoplado no corpo e que tem uma segunda câmara dispostano mesmo. Uma abertura fornece comunicação fluídica entre o corpo e otopo. Um elemento de fecho é rotativamente móvel entre uma posição abertae uma fechada em relação à abertura. Um conjunto de vedação veda aabertura quando o elemento de fecho está na posição fechada. O conjunto devedação compreende uma vedação primária e uma vedação secundária.

Assim, as modalidades da presente invenção compreendemuma combinação de recursos e vantagens que permitem melhoria substancialda vedação de válvulas usadas em acessórios de orifício de câmara dupla.Essas e várias outras características e vantagens da presente invenção ficarãofacilmente aparentes aos versados na técnica mediante leitura da descriçãodetalhada seguinte de modalidades preferidas da invenção e pela referênciaaos desenhos anexos.DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

Para um entendimento mais detalhado da presente invenção, éfeita referência às figuras anexas, em que:

A figura 1 é uma vista seccional transversal de um acessóriode orifício de câmara dupla compreendendo um conjunto de vedaçãoconstruído de acordo com modalidades da presente invenção;

A figura 2 é uma vista seccional parcial de um elemento defecho compreendendo um conjunto de vedação construído de acordo commodalidades da presente invenção;

A figura 3 é uma vista detalhada do conjunto de vedação dafigura 2;

A figura 4 é uma vista seccional do conjunto de vedação dafigura 2 em uma posição de vedação de baixa pressão; e

A figura 5 é uma vista seccional do conjunto de vedação dafigura 2 em uma posição de vedação de alta pressão.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

Na descrição seguinte, partes iguais são marcadas em toda aespecificação e desenhos com números de referência iguais, respectivamente.As figuras do desenho não estão necessariamente em escala. Certos recursosda invenção podem estar mostrados em escala exagerada ou em forma umpouco esquemática, e alguns detalhes de elementos convencionais podem nãoestar mostrados por questão de clareza e concisão.

Referindo-se agora à figura 1, o acessório de orifício decâmara dupla 12 inclui um corpo 16 e topo 18. O corpo 16 encerra a primeiracâmara 20 que está em comunicação fluí dica com o interior 34 de umatubulação. O topo 18 encerra a segunda câmara 22 e está conectado no corpo16 por elementos de conexão 17. A abertura 30 define uma abertura queconectada a segunda câmara 22 na primeira câmara 20. O conjunto de válvula54 é montado dentro do corpo 16 e é rotacionável em torno de um pino dearticulação 48 entre uma posição fechada 50 e uma posição aberta 52 demaneira a fechar seletivamente a abertura 30. O conjunto de vedação 46encaixa de forma vedada a sede 26 quando o conjunto de válvula 54 está naposição fechada 50. Primeiro acionamento 36 e segundo acionamento 38operam para mover o suporte da placa de orifício 32 verticalmente dentro doacessório 12. Parafusos da barra de fixação 42 e a barra de fixação 44 mantêma barra de vedação 40 em acessório com o topo 18.

A figura 1 mostra o suporte da placa de orifício 32 em umaposição de medição em alinhamento com o furo 34. A fim de remover osuporte da placa de orifício 32 do acessório, o elemento de fecho pivô 24 temque ser aberto de forma que o suporte da placa possa mover-se para a segundacâmara 22 através da abertura 30. Uma vez que o elemento de fecho pivô 24 éaberto, o primeiro acionamento 36 é atuado para mover o suporte da placa deorifício 32 para cima através da abertura 30 para a segunda câmara 22. Osuporte da placa de orifício 32 fica completamente dentro da segunda câmara22, o elemento de fecho pivô 24 é fechado para isolar a segunda câmara dofuro 34 e da primeira câmara 20. Qualquer pressão dentro da segunda câmara20 pode então ser aliviada e o suporte da placa de orifício 32 pode serremovido do acessório 12 bambeando-se os parafusos da barra de fixação 46 eremovendo a barra de fixação 44 e barra de vedação 40 do topo 18.

O conjunto da válvula 54 move-se entre a posição fechada 50 ea posição aberta 52 por meio de um sistema de atuação (não mostrado).Quando na posição fechada 50, o conjunto de válvula 54 é impelido emdireção à sede 26 pelo sistema de atuação de maneira a comprimir a vedação46 entre o conjunto da válvula e a sede. A compressão da vedação 46 efetuauma vedação de baixa pressão através da abertura 30. A medida que a pressãodiferencial através da vedação 46 aumenta, as forças de compressão navedação também aumentam, o que aumenta a capacidade de vedação davedação.Referindo-se agora às figuras 2 e 3, o conjunto da válvula 54compreende um elemento de fecho rotativo 56, pino de articulação 48,conjunto de vedação 46 e placa retentora 62. Pinos de articulação 48projetam-se a partir de extremidades opostas do elemento de fecho 56. Oelemento de fecho 56 compreende adicionalmente uma parte rebaixada 61,cujo perímetro é definido pelo ressalto 70. O conjunto de vedação 46 émontado na parte rebaixada 61 e forma um perímetro substancialmenteretangular dimensionado de maneira a envolver completamente a abertura queestá sendo vedada. O conjunto de vedação 46 está mostrado com umperímetro substancialmente retangular, mas pode também ser construído emoutras formas, conforme pode ser necessário, dependendo do arranjo daabertura e sede.

O conjunto de vedação 46 compreende vedação primária 58 evedação secundária 60. A vedação primária 58 é uma vedação resiliente quedeformará pelas cargas de compressão. A vedação secundária 60 compreendeflange de vedação 66 que envolve uma parte plana relativamente fina 68. Aparte plana 68 é disposta entre o elemento de fecho 56 e a placa retentora 62.Prendedores 64 acoplam no elemento de fecho 56 de maneira a fixa a placaretentora 62 e a vedação secundária 60 em relação ao elemento de fecho. Emgeral, a vedação primária 58 é construída de um material resiliente que éadequado para aplicações de vedação de baixa pressão, ao passo que avedação secundária 60 é construída de um material menos resiliente que ajudasuportar a vedação primária e fornece vedação de alta pressão.

O entalhe 72 é formado entre o flange de vedação 66 e oressalto 70 do elemento de fecho 56. A vedação primária 58 ésubstancialmente disposta dentro do entalhe 72. Uma parte da vedaçãoprimária 58 projeta-se para fora do entalhe 72 de maneira a prover umainterface de vedação inicial com a sede 26. O entalhe 72 está ilustrado com oressalto 70 substancialmente perpendicular ao elemento de fecho 56 e flangede vedação 66 que tem um perfil externo que não é paralelo ao ressalto. Emcertas modalidades, o ressalto 70 e o flange de vedação 66 podem serinclinados de forma que o entalhe 72 seja um entalhe tipo rabo de andorinha.Em algumas modalidades, o flange de vedação 66 pode ter uma formacôncava que age para prender seguramente a vedação primária 58. Em outrasmodalidades, o ressalto 70 e o flange de vedação 66 podem ser paralelos deforma que o entalhe 72 tenha uma seção transversal retangular.

A figura 4 ilustra o conjunto de válvula 54 em uma posiçãofechada de baixa pressão. Na posição fechada de baixa pressão, a vedação 46projeta-se a partir do entalhe 72 e é encaixado na sede 26. A baixas pressões eforças de fechamento, a vedação primária 58 é comprimida entre a sede 26 e oelemento de vedação 56. O entalhe 72 limita a expansão da vedação primária58 e forma uma vedação com a sede 26. A vedação secundária 60 serve parasuportar e limitar a deformação da vedação primária 58 e pode ou não ficarem contato com a sede 26.

À medida que a pressão diferencial através do conjunto daválvula 54 aumenta, o elemento de fecho 56 é empurrado para perto da sede26. A medida que a folga entre o elemento de fecho 56 e a sede 26 diminui, avedação primária 58 é comprimida ainda mais. À medida que a folga diminui,a vedação secundária 60 também faz contato e acessório de forma vedada asede 26, conforme está mostrado na figura 5. Sob maiores cargas de pressão,tanto a vedação primária 58 quanto a vedação secundária 60 encaixam deforma vedada a sede 60. A vedação secundária 60 suporta a vedação primária58, ao passo que a placa retentora 62 ajuda impedir o colapso, ou fluência, davedação secundária.

A vedação primária 58 está ilustrada com uma seçãotransversal circular, mas pode ter qualquer forma seccional transversaldesejada. A vedação primária 58 pode ser construída de um materialelastomérico, ou de qualquer outro material resiliente com propriedadesdesejáveis. A vedação primária 58 pode ser um anel-O circular que éconformado na forma retangular ilustrada de entalhe 72 ou pode ser moldadopara ter a forma desejada.

A vedação secundária 60 é construída de um material menosresiliente que a vedação primária 58 de maneira que a vedação secundáriaajude reter e prover reforço da vedação primária. Em certas modalidades, avedação secundária 60 é construída de um material polimérico, tal comopoli(tereftalato de etileno) (PTFE).

As modalidades aqui apresentadas são meramente ilustrativas,e não são para limitar o escopo da invenção, ou detalhes nela. Percebe-se quemuitas outras modificações e melhorias na revelação apresentada podem serfeitos sem fugir do escopo da invenção, ou dos conceitos inventivos aquirevelados. Em virtude de muitas modalidades variadas e diferentes poderemser feitas de acordo com o escopo do conceito inventivo aqui preceituado,incluindo estruturas ou materiais equivalentes a seguir preceituadas, e emvirtude de muitas modificações poderem ser feitas nas modalidades aquidetalhadas de acordo com as exigências descritivas da leia, deve-se entenderque os detalhes apresentados devem ser interpretados como ilustrativos, e nãono sentido limitante.

Claims

1. Conjunto de válvula, caracterizado pelo fato de quecompreende:um elemento de fecho rotativamente móvel entre uma posiçãoaberta e uma fechada em relação a uma abertura que fornece comunicaçãofluídica entre uma segunda e uma primeira câmaras de um acessório deorifício de câmara dupla;uma vedação secundária disposta dentro de uma parterebaixada em uma face de vedação do dito elemento de fecho, em que a parterebaixada tem um perímetro definido por um ressalto; euma vedação primária disposta dentro de um entalhe formadoentre o dito ressalto e a dita vedação secundária.

2. Conjunto de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a dita vedação primária é construída de um materialresiliente.

3. Conjunto de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopelo fato de que a dita vedação secundária é menos resiliente do que avedação primária.

4. Conjunto de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a dita vedação primária tem uma seção transversal circular.

5. Conjunto de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que compreende adicionalmente uma placa retentora acoplada nodito elemento de fecho de forma que uma parte da dita vedação secundáriafique disposta entre a dita placa retentora e o dito elemento de fecho.

6. Conjunto de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de que a dita vedação secundária compreende:uma parte plana disposta entre a dita placa retentora e o ditoelemento de fecho; eum flange de vedação disposto ao longo de uma borda externa,em que o dito flange de vedação forma o entalhe com o ressalto.

7. Conjunto de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato de que o dito flange de vedação tem um perfil externo que não éparalelo ao ressalto.

8. Acessório de orifício de câmara dupla, caracterizado pelofato de que compreende:um corpo que tem uma primeira câmara disposta no mesmo;um topo acoplado no dito corpo e que tem uma segundacâmara disposta no mesmo;uma abertura que fornece comunicação fluídica entre o ditocorpo e o dito topo;um elemento de fecho rotativamente móvel entre uma posiçãoaberta e uma fechada em relação à dita abertura;um conjunto de vedação que veda a dita abertura quando o ditoelemento de fecho está na posição fechada, em que o dito conjunto devedação compreende uma vedação primária e uma vedação secundária.

9. Acessório de orifício de câmara dupla de acordo com areivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a dita vedação primária éconstruída de um material resiliente.

10. Acessório de orifício de câmara dupla de acordo com areivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a dita vedação secundária émenos resiliente que a vedação primária.

11. Acessório de orifício de câmara dupla de acordo com areivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a dita vedação secundária ficadisposta dentro de uma parte rebaixada em uma face de vedação do ditoelemento de fecho, em que a parte rebaixada tem um perímetro definido porum ressalto.

12. Acessório de orifício de câmara dupla de acordo com areivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a dita vedação primária ficadisposta dentro de um entalhe formado entre o ressalto e a dita vedaçãosecundária.

13. Acessório de orifício de câmara dupla de acordo com areivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmenteuma placa retentora acoplada no dito elemento de fecho de forma que umaparte da dita vedação secundária fique disposta entre a dita placa retentora e odito elemento de fecho.

14. Acessório de orifício de câmara dupla de acordo com areivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a dita vedação secundáriacompreende:uma parte plana disposta entre a dita placa retentora e o ditoelemento de fecho; eum flange de vedação disposto ao longo de uma borda externa,em que o dito flange de vedação forma o entalhe com o ressalto.

15. Acessório de orifício de câmara dupla de acordo com areivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dito flange de vedação temum perfil externo que não é paralelo ao ressalto.

16. Método para vedar uma abertura, caracterizado pelo fatode que compreende:girar um elemento de fecho de uma posição aberta para umaposição fechada que faz contato com uma sede, em que, na posição fechada, oelemento de fecho fica disposto através de uma abertura que fornececomunicação fluídica entre a segunda e a primeira câmaras de um acessóriode orifício de câmara dupla; ecomprimir uma vedação primária entre o elemento de fecho ea sede de maneira a isolar a segunda câmara da primeira câmara, em que adita vedação primária é suportada por uma vedação secundária.

17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizadopelo fato de que compreende adicionalmente comprimir a vedação secundáriaentre o elemento de fecho e a sede.

18. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizadopelo fato de que a vedação primária é construída de um material resiliente e avedação secundária é menos resiliente do que a vedação primária.

19. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizadopelo fato de que a vedação secundária fica disposta dentro de uma parterebaixada em uma face de vedação do dito elemento de fecho, em que a parterebaixada tem um perímetro definido por um ressalto, e em que a vedaçãoprimária fica disposta dentro de um entalhe formado entre o ressalto e avedação secundária.

20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizadopelo fato de que uma placa retentora é acoplada no elemento de fecho demaneira que uma parte da dita vedação secundária fique disposta entre a placaretentora e o elemento de fecho.