ES2321536T3 - Valvula de bola de accionamiento axial. - Google Patents
Valvula de bola de accionamiento axial. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2321536T3 ES2321536T3 ES05818081T ES05818081T ES2321536T3 ES 2321536 T3 ES2321536 T3 ES 2321536T3 ES 05818081 T ES05818081 T ES 05818081T ES 05818081 T ES05818081 T ES 05818081T ES 2321536 T3 ES2321536 T3 ES 2321536T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- ball
- valve
- perforated
- ball valve
- hole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 47
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 18
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 5
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910001119 inconels 625 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K5/00—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
- F16K5/08—Details
- F16K5/14—Special arrangements for separating the sealing faces or for pressing them together
- F16K5/20—Special arrangements for separating the sealing faces or for pressing them together for plugs with spherical surfaces
- F16K5/204—Special arrangements for separating the sealing faces or for pressing them together for plugs with spherical surfaces with the plugs or parts of the plugs mechanically pressing the seals against the housing
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B34/00—Valve arrangements for boreholes or wells
- E21B34/06—Valve arrangements for boreholes or wells in wells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Taps Or Cocks (AREA)
- External Artificial Organs (AREA)
- Check Valves (AREA)
- Multiple-Way Valves (AREA)
- Pens And Brushes (AREA)
- Closures For Containers (AREA)
Abstract
Una válvula (10) de bola para cerrar de manera estanca un conducto que comprende: un alojamiento (12) que tiene un taladro pasante (14) y un asiento (16) de la válvula; un elemento (18) de bola perforada montado dentro del alojamiento, siendo giratorio el elemento de bola perforada en torno a un eje de rotación entre una posición abierta del taladro pasante y una posición cerrada del taladro pasante, teniendo el elemento de bola perforada una primera porción (20) y una segunda porción (22) acopladas entre sí, siendo giratorias y amovibles las porciones primera y segunda entre sí, teniendo dicha primera porción una superficie (26) de estanqueidad para acoplarse con dicho asiento de la válvula; por lo cual, durante su uso, en la posición cerrada del taladro pasante, la segunda porción es amovible con respecto a dicha primera porción para acoplarse con la primera porción y desplazarla axialmente del eje de rotación hacia el asiento de la válvula, de forma que dicha superficie de estanqueidad en la primera porción de la bola perforada forme un cierre estanco con el asiento de la válvula.
Description
Válvula de bola de accionamiento axial.
La presente invención versa acerca de válvulas
de bola y en particular acerca de válvulas metálicas de bola de
estanqueidad.
Las válvulas de bola perforadas son
perfectamente conocidas para controlar el flujo de un fluido a
través de un taladro, en particular en las industrias del aceite y
de procesos químicos. Las válvulas de bola son compactas, baratas y
relativamente sencillas de operar.
En una válvula de bola perforada, la operación
de la válvula puede ser desglosada en dos etapas separadas; en
primer lugar, la bola se mueve entre una posición abierta y una
cerrada mediante un giro de 90º de forma que la abertura de la bola
se mueve desde una orientación coaxial con la dirección de flujo, o
sea, cuando se abre la válvula, hasta una posición a través de la
que la abertura de la bola es perpendicular a la dirección del
flujo. En segundo lugar, la válvula se cierra de manera estanca en
la posición cerrada para evitar el flujo a través del taladro a
través de la válvula de bola.
Las válvulas convencionales de bola incorporan
normalmente un cierre estanco fabricado a partir de un material más
blando tal como polieteretercetona (PEEK) o politetrafluoroetileno
(PTFE). Sin embargo, estos materiales son vulnerables a la
degradación a lo largo del tiempo, y, por consiguiente, la válvula
se vuelve poco fiable.
En situaciones que requieren que se mantenga la
máxima integridad de estanqueidad, se utilizan normalmente válvulas
metálicas de estanqueidad como las válvulas de compuerta. Estas
válvulas son normalmente mayores y más caras que una válvula de
bola del tamaño equivalente de taladro y de presión nominal. En
ciertas situaciones, como en aplicaciones de cabezal de pozo y de
tubería vertical interna, puede ser imposible incorporar una
válvula de compuerta para proporcionar un cierre estanco metálico
debido al abanico de restricciones. En estas situaciones es
habitual utilizar un dispositivo de tipo tapón que incorpora un
cierre estanco de metal con metal sobre el que se despliega una
línea de conductores o un conducto enrollado. Este procedimiento de
despliegue es engorroso, caro y lleva mucho
tiempo.
tiempo.
Inconvenientes adicionales asociados a las
válvulas de bola incluyen problemas de distorsión de la bola bajo
una presión elevada debido a la presencia de un taladro a través de
la bola. Esta distorsión puede evitar que se forme un cierre
estanco de gran intensidad entre el elemento de bola y el
alojamiento de válvula.
Los documentos US 5.265.845, US 4.693.451 y US
3.124.333 desvelan válvulas que tienen un par de dispositivos de
cierre que se mueven hacia sus respectivos asientos de válvula en
una posición cerrada de la válvula mediante el uso de distintos
miembros de leva. El documento FR 2567232 describe una válvula de
bola que tiene superficies de estanqueidad de radio creciente desde
un centro de la bola de forma que según se gira la bola el
acoplamiento de cada superficie de estanqueidad con su respectivo
asiento del cierre se vuelve más estanco según se aproxima la
posición cerrada del taladro pasante.
Es un objeto de la presente invención obviar o
mitigar al menos una de las desventajas mencionadas
anteriormente.
Conforme a un primer aspecto de la presente
invención se proporciona una válvula de bola para cerrar de manera
estanca un conducto que comprende:
- un alojamiento que tiene un taladro pasante y un asiento de válvula;
- un elemento perforado de bola montado dentro del alojamiento, siendo susceptible de ser girado el elemento perforado de bola en torno a un eje de rotación entre una posición abierta del taladro pasante y una cerrada del taladro pasante, teniendo el elemento perforado de bola una primera porción y una segunda porción acopladas juntas, siendo susceptibles de ser giradas y amovibles dichas porciones primera y segunda entre sí, teniendo dicha primera porción una superficie de estanqueidad para acoplarse con dicho asiento de la válvula;
- por lo cual, durante su uso, en la posición cerrada del taladro pasante, la segunda porción es amovible con respecto a dicha primera porción para desplazar axialmente la primera porción del eje de rotación hacia el asiento de la válvula, de forma que dicha superficie de estanqueidad en la primera porción de la bola perforada forma un cierre estanco con el asiento de la válvula.
De esta manera, la válvula de bola de la
presente invención tiene un elemento de bola de dos porciones que
es susceptible de ser girado a la posición cerrada del taladro
pasante y la estructura es tal que una fuerza rotacional continua
provoca que la segunda porción continúe girando con respecto a la
primera porción y convierta la fuerza rotacional en una fuerza
axial que es aplicada por la segunda porción a la primera porción
para hacer el cierre estanco entre la superficie de estanqueidad de
la primera porción y el asiento de la válvula. Esto reduce la
degradación tanto de la superficie de estanqueidad de la primera
porción de la bola perforada y del asiento de la válvula.
Además, utilizar un elemento de bola de dos
piezas significa que la rigidez de la porción que hace el cierre
estanco, o sea la primera porción, se ve mejorada, dando como
resultado una menor distorsión de la superficie de estanqueidad en
situaciones de presión elevada.
Preferiblemente, la segunda porción está
adaptada para desplazar axialmente la primera porción del eje de
rotación mediante una rotación adicional de la segunda porción con
respecto a la primera porción.
Preferiblemente, el asiento de la válvula y la
superficie de estanqueidad en la primera porción de la bola
perforada es un metal. De manera alternativa, al menos uno del
asiento de la válvula y de la superficie de estanqueidad en la
primera porción de la bola perforada es un material polimérico o
elastomérico. En una alternativa adicional, se podría utilizar un
no elastómero como el PTFE. Tener tanto el asiento de la válvula
como la superficie de estanqueidad fabricados a partir un metal,
significa que la válvula de bola puede formar un cierre estanco de
metal a metal de gran integridad.
La superficie de estanqueidad puede ser una
combinación de materiales. En una implementación la superficie de
estanqueidad en la primera porción de la bola perforada comprende
tanto un metal como un no metal. Múltiples procedimientos de
estanqueidad pueden proporcionar una fiabilidad superior de la
válvula.
La superficie de estanqueidad de la primera
porción de la bola perforada puede ser no esférica. Preferiblemente,
la superficie de estanqueidad de la primera porción de bola
perforada es sustancialmente cónica.
Que la primera porción de la bola perforada
forme un cierre estanco con el asiento de la válvula mediante una
traslación axial de la primera porción sobre el asiento de la
válvula permite que la superficie de estanqueidad de la primera
porción tenga un acabado no esférico. Se prefiere una superficie no
esférica, en particular una superficie cónica, porque es
considerablemente más fácil de mecanizar una superficie de la
suficiente calidad como para formar un cierre estanco de gran
integridad cuando la superficie es no esférica.
Preferiblemente, la superficie de estanqueidad
de la primera porción de la bola perforada está proporcionada en un
elemento montado sobre la primera porción de bola perforada. Este
elemento de la superficie de estanqueidad puede ser un disco.
Un elemento aparte de la superficie de
estanqueidad montado en la primera porción de la bola permite que la
superficie de estanqueidad esté fabricada por separado de la
bola.
El asiento de la válvula también puede tener una
superficie no esférica. La superficie del asiento de la válvula es
sustancialmente complementaria a la superficie de estanqueidad de la
primera porción de bola. Más preferiblemente, la superficie del
asiento de la válvula es sustancialmente cónica. El asiento de la
válvula puede estar formado integralmente con el alojamiento. De
manera alternativa, el asiento de la válvula puede estar conectado
al alojamiento de forma que se pueda soltar.
Preferiblemente, el elemento de la superficie de
estanqueidad está montado de forma que se pueda soltar en la
primera porción del elemento de bola perforada.
Tener el elemento de la superficie de
estanqueidad montado en la bola de forma que se pueda soltar,
permite que el elemento flote hasta su acoplamiento con el asiento
de la válvula. Esta característica es útil en el caso de que la
bola distorsionase, ya que esta distorsión podría no afectar al
rendimiento de la estanqueidad de la válvula.
Cada una de la primera porción y de la segunda
porción puede comprender una pluralidad de piezas.
Preferiblemente, las porciones primera y segunda
están conectadas por un medio de conexión. Más preferiblemente, el
medio de conexión es un resorte en C.
Un resorte en C que conecta las porciones
primera y segunda garantiza que las dos porciones giren juntas
cuando se permite.
Las porciones primera y segunda pueden estar
conectadas de forma que se puedan soltar.
Preferiblemente, la válvula de bola incluye un
medio de empuje para empujar la primera porción hacia la segunda
porción.
El uso del medio de empuje permite que la
primera porción se mueva hacia la segunda porción en una dirección
axial cuando se elimina la fuerza aplicada por la segunda porción.
Tal movimiento axial permite que la bola gire hasta la posición
abierta del taladro pasante.
El medio de empuje puede ser un resorte en
C.
Preferiblemente, el resorte en C de conexión es
también el resorte en C de empuje.
Preferiblemente, la válvula de bola incluye
adicionalmente medios de rotación para girar la bola perforada
entre la posición abierta del taladro pasante y la posición cerrada
del taladro pasante.
Los medios de rotación únicamente pueden estar
asociados con la segunda porción de la bola perforada.
Preferiblemente, la segunda porción está
adaptada para desplazar axialmente a la primera porción por medio
de una superficie de la leva en una de las porciones primera o
segunda que se acopla a una superficie seguidora en la otra de las
porciones primera o segunda.
Preferiblemente, la superficie de la leva está
en la segunda porción y la superficie seguidora está en la primera
porción.
De manera alternativa, la segunda porción está
adaptada para desplazar axialmente a la primera porción por medio
de una placa de levas aparte, teniendo la placa de levas aparte un
primer pasador y un segundo pasador que se extienden desde el
mismo, acoplándose el primer pasador en una ranura anular en la
superficie de la primera porción de bola perforada, y acoplándose
el segundo pasador en una ranura anular en la superficie de la
segunda porción de la bola perforada. En esta implementación, las
ranuras están seleccionadas para provocar la respuesta rotacional y
axial en las porciones primera y segunda de la bola perforada.
Conforme a un segundo aspecto de la presente
invención se proporciona un procedimiento de cerrar de manera
estanca un taladro pasante a través de un alojamiento mediante una
válvula de bola perforada, comprendiendo el procedimiento los pasos
de:
- girar un elemento de bola perforada desde una posición abierta del taladro pasante hasta una posición cerrada del taladro pasante;
- girar una segunda porción del elemento de bola perforada con respecto a una primera porción del elemento de bola perforada cuando se encuentra en dicha posición cerrada del taladro pasante y desplazar axialmente dicha primera porción sobre un asiento de la válvula
- por lo cual dicha primera porción del elemento de bola perforada es empujada en un acoplamiento estanco con un asiento de la válvula.
Conforme a un tercer aspecto de la presente
invención se proporciona una válvula de bola para cerrar de manera
estanca un conducto con un cierre estanco de metal a metal,
comprendiendo dicha válvula de bola:
- un alojamiento que tiene un taladro pasante y un asiento de la válvula;
- un elemento de bola perforada montado de manera giratoria dentro de dicho alojamiento entre una posición abierta del taladro pasante y una posición cerrada del taladro pasante, teniendo dicho elemento de bola perforada porciones primera y segunda del elemento de bola, siendo amovibles dichas porciones entre sí cuando dicha válvula de bola perforada se encuentra en dicha posición cerrada del taladro pasante;
- un cierre estanco metálico adaptado para estar dispuesto entre dicha primera porción del elemento de bola y dicho asiento de la válvula cuando dicho elemento de bola perforada se encuentra en dicha posición cerrada del taladro pasante;
- siendo tal la disposición que, cuando está en uso, cuando dicha válvula de bola perforada se encuentra en dicha posición cerrada del taladro pasante, un giro adicional de dicha segunda porción del elemento de bola se acopla con dicha primera porción del elemento de bola y desplaza axialmente a dicha primera porción del elemento de bola para accionar dicho cierre estanco metálico contra dicho asiento de la válvula para proporcionar una válvula de bola con un cierre estanco accionado de metal a metal.
En virtud de la presente invención se puede
cerrar de manera estanca un conducto por medio de una válvula de
bola que incorpora un cierre estanco de metal a metal.
Se describirá ahora la presente invención, a
modo de ejemplo, haciendo referencia a las figuras adjuntas en las
que:
La Figura 1 es una vista lateral cortada
parcialmente de una válvula de bola en una configuración cerrada
conforme a la realización preferida de la presente invención;
la Figura 2 es una vista ampliada en perspectiva
de la primera porción de la bola perforada de la Figura 1;
la Figura 3 es una vista ampliada en perspectiva
de la segunda porción de la bola perforada de la Figura 1;
la Figura 4, que comprende las Figuras 4a a 4d,
es una serie de vistas laterales de corte transversal de la válvula
de bola de la Figura 1, dibujadas a escala reducida, que muestran el
movimiento de la bola perforada desde una poción abierta del
taladro pasante hasta una posición cerrada del taladro pasante;
la Figura 5 es una vista lateral ampliada
cortada de parte de la válvula de bola de la Figura 1;
la Figura 6, que comprende las Figuras 6a y 6b,
es una vista lateral cortada del actuador giratorio para girar la
bola perforada de la Figura 1;
la Figura 7 es una vista en perspectiva de parte
de una válvula de bola conforme a una realización alternativa de la
presente invención;
la Figura 8 es una vista en perspectiva de la
bola de la válvula de bola de la Figura 7; y
la Figura 9 es una vista en perspectiva de la
placa de levas de la válvula de bola de la Figura 7.
Haciendo referencia en primer lugar a la Figura
1, se muestra una vista lateral cortada parcialmente de una válvula
de bola, indicada en su conjunto mediante el número 10 de
referencia, en una configuración cerrada conforme a la realización
preferida de la presente invención.
La válvula 10 de bola comprende un alojamiento
12 que define un taladro pasante 14 y que tiene un asiento 16 de la
válvula. Montada dentro del alojamiento 12 hay una bola perforada
18. La bola perforada 18 está constituida por una primera porción
20 y una segunda porción 22.
La primera porción 20 incluye un elemento 24 de
estanqueidad con una superficie de estanqueidad cónica anular 26,
estando montado el elemento 24 de estanqueidad en la primera porción
20 y que está mecanizado a partir de Inconel 625, una aleación
resistente a la corrosión. El asiento 16 de la válvula también tiene
una forma cónica y es sustancialmente complementario a la
superficie cónica 26 del elemento 24 de estanqueidad.
La segunda porción 22 de la bola perforada 18
incorpora una porción 28 de eje mediante la que se gira la bola
perforada 18 en torno a un eje de rotación 38 mediante un actuador
giratorio (no mostrado), como se plantea a continuación, en
conexión con la Figura 6. El eje 28 pasa a través de un conducto 34
en el alojamiento y está cerrado de manera estanca al alojamiento
por medio de guarniciones estancas 36. La segunda porción 22
también incluye una proyección 30 que se acopla a un receptáculo 32
en el alojamiento 12. La ubicación de la proyección 30, el
receptáculo 32, el eje 28 y el conducto 34 sirven para ubicar de
manera posicional la segunda porción 22 de la bola con respecto al
alojamiento 22. El giro del eje 28 en torno al eje de rotación 38
provoca que la segunda porción 22 de la bola gire hasta la posición
abierta del taladro pasante. la primera porción 20 de la bola está
conectada a la segunda porción 22 de la bola por medio del resorte
en C 40. El resorte en C 40 está empujado para comprimir juntas la
primera porción 21 y la segunda porción 22 de forma que se
comporten sustancialmente como un único elemento de bola. La
operación de la válvula 10 de bola será explicada con mayor detalle
en conexión con la Figura 4 y la Figura 5.
También visible en la Figura 1 hay un tope 52
que se acopla a la primera porción 20 de la bola perforada para
evitar el giro de la primera porción 20 más allá de la posición
cerrada del taladro pasante. Esta operación también será explicada
con mayor detalle en conexión con la Figura 4 y la Figura 5.
La segunda porción 22 de la bola incluye un par
de superficies 42 de la leva, y la primera porción 20 de la bola
incluye un par de superficies seguidoras 44. Las superficies
seguidas 44 pueden verse más claramente en la Figura 2, una vista
en perspectiva de la primera porción 20 de la bola perforada 18.
También visible en la Figura 2 hay un saliente 46 para recibir el
resorte en C 40 (mostrado en la Figura 1). La primera porción 20 de
la bola también incluye una superficie 48 de tope que se acopla al
tope 52 (Figura 1), como será explicado en conexión con las Figuras
4 y 5.
Las superficies 42 de las levas pueden verse en
la Figura 3, una vista en perspectiva de la segunda porción 22 de
la bola perforada 18. La segunda porción 22 también incluye un
saliente 50 para recibir el resorte en C 40.
Haciendo referencia ahora a la Figura 4, que
comprende las Figuras 4a a 4d, se muestra una serie de vistas
laterales de corte transversal de la válvula 10 de bola que muestran
el movimiento de la bola perforada 18 desde una posición abierta
del taladro pasante hasta una posición cerrada del taladro
pasante.
Haciendo referencia en primer lugar a la Figura
4a, la bola perforada 18 se muestra en la porción abierta del
taladro pasante 14. Para iniciar la estanqueidad del taladro pasante
14, se gira el eje 38 (no visible en la Figura 4) en sentido
contrario a las agujas del reloj alrededor del eje de rotación 38,
provocando que gire la segunda porción 22 de la bola. La fuerza del
resorte en C 40 (Figura 1) es suficiente para girar la primera
porción 20 de la bola con la segunda porción 22 de la bola.
Haciendo referencia ahora a la Figura 4b, la
bola perforada ha girada alrededor del eje de rotación 38 y el
taladro pasante 14 está cerrado pero no cerrado de manera estanca.
En este punto el tope 52 se acopla con la superficie 48 de tope,
esto se puede ver más claramente en la Figura 5, una vista lateral
cortada de parte de válvula 10 de bola. Este acoplamiento evita un
giro adicional de la primera porción 20 de la bola en torno al eje
de rotación 38.
Haciendo referencia ahora a la Figura 4c, un
giro continuado de la segunda porción 22 de la bola en torno al eje
de rotación 38, de suficiente magnitud como para vencer el efecto de
compresión del resorte en C 40 (Figura 1), provoca que el borde
anterior 54 de la superficie 42 de la leva supera un elemento 56 en
la superficie seguidora 44. Esta acción desplaza axialmente a la
primera porción 20 de la bola perforada 18 del eje de rotación y
forma un cierre estanco entre la superficie 26 de estanqueidad del
elemento 24 de estanqueidad y el asiento 16 de la válvula.
La segunda porción 22 continúa girando hasta que
una segunda superficie 58 de la porción se acopla a una primera
superficie 60 de la porción que evita que la segunda porción 22 siga
girando. El giro completo del segundo elemento de bola abarca
120º.
La interacción de la superficie 42 de la leva y
la sección 62 de la superficie seguidora 44 mantiene el cierre
estanco entre la superficie 26 de estanqueidad del elemento 24 de
estanqueidad y el asiento 16 de la válvula, y evita que la primera
porción 20 se mueva axialmente hacia la segunda porción 22 de la
bola bajo la acción del resorte en C 40.
Haciendo referencia a la Figura 6, que comprende
las Figuras 6a y 6b, se muestra una vista lateral cortada de un
actuador giratorio, indicado en conjunto mediante el número 70 de
referencia, para girar la bola perforada 18 de la Figura 1.
El actuador giratorio 70 comprende un pistón
hidráulico 72 de doble acción dispuesto en el alojamiento 12 de la
válvula. Conectado al extremo inferior 74 del pistón 72 hay un brazo
articulado 76 mediante una conexión 78 por junta con pasador. El
brazo articulado 76 está conectado de manera excéntrica mediante una
junta 80 con pasador a un buje 82 de mayor diámetro. El buje 82
está conectado de manera concéntrica al extremo de la porción 28
del eje (no mostrado en la Figura 6).
El actuador giratorio 70 incluye una cámara
superior 84 de fluido hidráulico y una cámara inferior 86 de fluido
hidráulico. La cámara superior 84 de fluido hidráulico está definida
por el pistón 72 y el alojamiento 12, y está cerrada de manera
estanca mediante un cierre anular superior 90 y un cierre anular 92
del pistón. La cámara inferior 84 de fluido hidráulico está
definida por el pistón 72 y el alojamiento 12, y está cerrada de
manera estanca mediante un cierre anular inferior 94 y el cierre
anular 92 del pistón.
Haciendo referencia a la Figura 6a, para girar
la bola perforada 18 desde una posición abierta del taladro pasante
hasta una posición cerrada del taladro pasante, se ventila la cámara
inferior 86 del pistón y se bombea fluido hidráulico dentro de la
cámara superior 84 del pistón, permitiendo que el pistón 72 se mueva
hasta la posición mostrada en la Figura 6b.
Durante el movimiento del pistón 72 hasta la
posición mostrada en la Figura 6b, el brazo articulado 76 mantiene
una distancia constante entre el extremo 74 del pistón y la junta 80
con pasador, que conecta el brazo articulado 76 con el buje 82,
forzando al buje 82 a girar hasta la posición mostrada en la Figura
6b. Entre las Figuras 6a y 6b, el buje 82, y la segunda porción 22
de la bola perforada, han girado 120º; el grado de rotación
requerido para acoplar el elemento 24 de estanqueidad con el
asiento 16 de la válvula.
Se pueden llevar a cabo diversas modificaciones
a la realización descrita anteriormente en el presente documento
sin alejarse del alcance de la invención. Por ejemplo, se
comprenderá que aunque el asiento 16 de la válvula se muestra
mecanizado en la superficie del alojamiento 12, podría estar formado
igualmente en un asiento del cierre aparte que estuviese insertado
en la superficie del alojamiento 12. De manera similar, la
superficie 26 de estanqueidad que está definida por el elemento 24
de estanqueidad podría estar definida igualmente mediante la
superficie externa de la primera porción 20 de la bola. Además,
aunque se muestra a la superficie de la leva asociada con la
segunda porción 22 de la bola y se muestra a la superficie seguidora
44 asociada con la primera porción 20 de la bola, esta relación se
podría invertir.
La Figura 8 muestra una vista en perspectiva de
parte de una válvula de bola, indicada en conjunto mediante el
número 110 de referencia, conforme a una realización alternativa de
la presente invención.
La válvula 110 de bola comprende una bola
perforada 118 ubicada dentro de un alojamiento 12 (mostrado mediante
un contorno discontinuo). La bola perforada 118 comprende una
primera porción 120 y una segunda porción 122, estando los
elementos 120, 122 de bola primero y segundo fijados entre sí
mediante resortes en C (no mostrados).
La primera porción 120 incluye un elemento 124
de estanqueidad con una superficie de estanqueidad cónica anular
126, estando mecanizado el elemento 124 de estanqueidad a partir de
Inconel 625, una aleación resistente a la corrosión y estando
montado en la primera porción 120. El elemento 124 de estanqueidad
está adaptado para acoplarse a un asiento 116 de la válvula ubicado
en el alojamiento 112.
Hay una placa 181 de levas ubicada en un primer
lado 177 de la bola perforada 118.
La placa 181 de levas, vista mejor en la Figura
9, incluye un saliente 183 y un par de resaltes 185, 187 que se
extienden desde una superficie 199 de la placa 181 de levas.
La primera porción 120 de la bola perforada 118
incluye una primera ranura 189 y la segunda porción 122 de la bola
perforada 118 incluye una segunda ranura 191. Cada una de las
ranuras 189,191 está dimensionada para recibir uno de los resaltes
185, 187. El saliente 183 está recibido en una abertura 193 definida
mediante las porciones primera y segunda 120, 122. La primera
ranura 189 está dispuesta para no ser concéntrica con la abertura
193, mientras que la segunda ranura 191 está dispuesta para ser
concéntrica con la abertura 193.
Para activar la válvula 110 desde la posición
abierta del taladro pasante hasta la posición cerrada del taladro
pasante, se aplica una fuerza giratoria mediante un actuador (no
mostrado) a un segundo lado 179 de la bola perforada 118. Una vez
se encuentra la bola 118 en la posición cerrada del taladro pasante
se desplaza axialmente el elemento 124 de estanqueidad para
acoplarse al asiento 116 de la válvula mediante la aplicación de una
fuerza giratoria en sentido de las agujas del reloj (en la
dirección de la flecha "z" en la Figura 7) sobre la placa 181
de levas.
Esta fuerza giratoria hace que giren la placa
181 de levas y los resaltes 185, 187 se mueven por las ranuras 189,
191 desde un primer extremo 195a, 195b hasta un segundo extremo
197a, 197b.
Dado que la segunda ranura 191 es concéntrica
con la abertura 193, el giro de la placa 181 de levas no tiene
ningún efecto sobre la segunda porción 122. Sin embargo, dado que la
primera ranura 189 no es concéntrica con la abertura 193, el giro
de la placa 181 de levas y el movimiento del resalte 187 desde el
primer extremo 195b hasta el segundo extremo 197b de la ranura 189
provoca que la primera porción 120 se mueva hacia el asiento 116 de
la válvula, es decir, en la dirección de la flecha "M" en la
Figura 7. La fuerza axial generada provoca que el elemento 124 de
estanqueidad se acople al asiento 116 de la válvula como en la
primera realización.
Los expertos en la técnica también reconocerán
que la realización descrita anteriormente de la invención
proporciona una válvula de bola de estanqueidad de metal a metal
que puede cerrar de manera estanca un conducto con un mínimo
impacto sobre el taladro del conducto en la configuración abierta.
La válvula de bola también proporciona un desplazamiento angular
conocido de 120º entre las posiciones del taladro pasante
completamente abierto y el taladro pasante cerrado de manera
estanca permitiendo un alto nivel de control de la válvula.
Claims (28)
1. Una válvula (10) de bola para cerrar de
manera estanca un conducto que comprende:
- un alojamiento (12) que tiene un taladro pasante (14) y un asiento (16) de la válvula;
- un elemento (18) de bola perforada montado dentro del alojamiento, siendo giratorio el elemento de bola perforada en torno a un eje de rotación entre una posición abierta del taladro pasante y una posición cerrada del taladro pasante, teniendo el elemento de bola perforada una primera porción (20) y una segunda porción (22) acopladas entre sí, siendo giratorias y amovibles las porciones primera y segunda entre sí, teniendo dicha primera porción una superficie (26) de estanqueidad para acoplarse con dicho asiento de la válvula;
por lo cual, durante su uso, en la posición
cerrada del taladro pasante, la segunda porción es amovible con
respecto a dicha primera porción para acoplarse con la primera
porción y desplazarla axialmente del eje de rotación hacia el
asiento de la válvula, de forma que dicha superficie de estanqueidad
en la primera porción de la bola perforada forme un cierre estanco
con el asiento de la válvula.
2. La válvula (10) de bola de la reivindicación
1 en la que la segunda porción (22) está adaptada para desplazar
axialmente la primera porción (20) del eje de rotación mediante un
giro adicional de la segunda porción con respecto a la primera
porción.
3. La válvula (10) de bola de cualquiera de las
reivindicaciones 1 o 2 en la que el asiento (16) de la válvula y la
superficie (26) de estanqueidad en la primera porción (20) de la
bola perforada (18) es un metal.
4. La válvula (10) de bola de cualquiera de las
reivindicaciones 1 o 2 en la que al menos uno de entre el asiento
(16) de la válvula y la superficie (26) de estanqueidad en la
primera porción (20) de la bola perforada (18) es un material
polimérico o elastomérico.
5. La válvula (10) de bola de cualquiera de las
reivindicaciones 1 o 2 en la que la superficie (26) de estanqueidad
es una combinación de materiales.
6. La válvula (10) de bola de la reivindicación
5 en la que la superficie de estanqueidad en la primera porción
(20) de la bola perforada (18) comprende tanto un metal como un no
metal.
7. La válvula (10) de bola de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes en la que la superficie (26) de
estanqueidad de la primera porción (20) de la bola perforada (18) es
no esférica.
8. La válvula (10) de bola de la reivindicación
7 en la que la superficie (26) de estanqueidad de la primera
porción (20) de la bola perforada es sustancialmente cónica.
9. La válvula (10) de bola de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes en la que la superficie (26) de
estanqueidad de la primera porción (20) de la bola perforada (18)
está proporcionada en un elemento montado en la primera porción de
la bola perforada.
10. La válvula (10) de bola de la reivindicación
9 en la que el elemento de la superficie de estanqueidad es un
disco.
11. La válvula (10) de bola de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes en la que el asiento (16) de la
válvula tiene una superficie no esférica.
12. La válvula (10) de bola de la reivindicación
11 en la que la superficie del asiento de la válvula es
sustancialmente cónica.
13. La válvula (10) de bola de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes en la que el asiento (16) de la
válvula está formado integralmente con el alojamiento (12).
14. La válvula (10) de bola de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12 en la que el asiento (16) de la válvula
está conectado al alojamiento (12) de forma que se pueda soltar.
15. La válvula (10) de bola de la reivindicación
9 en la que el elemento de la superficie de estanqueidad está
montado de forma que se pueda soltar en la primera porción (20) del
elemento (18) de bola perforada.
16. La válvula (10) de bola de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes en la que cada una de la primera
porción (20) y la segunda porción (22) puede comprender una
pluralidad de piezas.
17. La válvula (10) de bola de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes en la que las porciones primera y
segunda (20, 22) están conectadas por un medio (40) de conexión.
18. La válvula (10) de bola de la reivindicación
17 en la que el medio (40) de conexión es un resorte en C (40).
19. La válvula (10) de bola de cualquiera de las
reivindicaciones 17 o 18 en la que las porciones primera y segunda
(20, 22) están conectadas de forma que se puedan soltar.
20. La válvula (10) de bola de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes en la que la válvula de bola está
constituida por un medio (40) de empuje para empujar la primera
porción (20) hacia la segunda porción (22).
21. La válvula (10) de bola de la reivindicación
20 en la que el medio (40) de empuje es un resorte en C (40).
22. La válvula (10) de bola de la reivindicación
21, cuando depende de la reivindicación 18, en la que el resorte en
C (40) de conexión es también el resorte en C (40) de empuje.
23. La válvula (10) de bola de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes en la que la válvula de bola incluye
adicionalmente medios de giro (70, 76) para girar la bola perforada
(18) entre la posición abierta del taladro pasante y la posición
cerrada del taladro pasante.
24. La válvula (10) de bola de la reivindicación
23 en la que los medios (70, 76) de giro están asociados únicamente
con la segunda porción (22) de la bola perforada (18).
25. La válvula (10) de bola de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes en la que la segunda porción (22) está
adaptada para desplazar axialmente a la primera porción (20) por
medio de una superficie (42) de la leva en una de las porciones
primera o segunda que se acoplan a una superficie seguidora (44) en
la otra de las porciones primera o segunda.
26. La válvula (10) de bola de la reivindicación
25 en la que la superficie (42) de la leva está en la segunda
porción (22) y la superficie seguidora (44) está en la primera
porción (20).
27. La válvula (10) de bola de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 24 en la que la segunda porción (22) está
adaptada para desplazar axialmente a la primera porción (20) por
medio de una placa (181) de levas aparte, teniendo la placa de
levas aparte pasadores primero y segundo (185, 187) que se extienden
desde la misma, acoplándose el primer pasador a una ranura anular
(189) en la superficie de la primera porción de bola perforada, y
acoplándose el segundo pasador a una ranura anular (191) en la
superficie de la segunda porción de bola perforada.
28. Un procedimiento para cerrar de manera
estanca un taladro pasante (14) por medio de un alojamiento (12)
mediante una válvula (10) de bola perforada, comprendiendo el
procedimiento los pasos de:
- girar un elemento (18) de bola perforada desde una posición abierta del taladro pasante hasta una posición cerrada del taladro pasante;
- girar una segunda porción (22) del elemento de bola perforada con respecto a una primera porción (20) del elemento de bola perforada y en acoplamiento con dicha primera porción del elemento de bola cuando se encuentra en dicha posición cerrada del taladro pasante y desplazar axialmente dicha primera porción sobre un asiento (16) de la válvula
- por lo cual dicha primera porción del elemento de bola perforada es empujada en un acoplamiento de estanqueidad con el asiento de la válvula.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GBGB0427400.7A GB0427400D0 (en) | 2004-12-15 | 2004-12-15 | Axially energisable ball valve |
| GB0427400 | 2004-12-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2321536T3 true ES2321536T3 (es) | 2009-06-08 |
Family
ID=34090043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES05818081T Active ES2321536T3 (es) | 2004-12-15 | 2005-12-12 | Valvula de bola de accionamiento axial. |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20090045368A1 (es) |
| EP (1) | EP1825176B1 (es) |
| AT (1) | ATE424526T1 (es) |
| AU (1) | AU2005315456B2 (es) |
| CA (1) | CA2591039C (es) |
| DE (1) | DE602005013111D1 (es) |
| DK (1) | DK1825176T3 (es) |
| ES (1) | ES2321536T3 (es) |
| GB (1) | GB0427400D0 (es) |
| NO (1) | NO339991B1 (es) |
| WO (1) | WO2006064215A1 (es) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7926572B2 (en) * | 2008-04-04 | 2011-04-19 | Schlumberger Technology Corporation | Ballistically compatible backpressure valve |
| US8646752B2 (en) | 2011-02-24 | 2014-02-11 | Virgo Engineers, Inc. | Ball valve having multiple moveable seats |
| US8967277B2 (en) | 2011-06-03 | 2015-03-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Variably configurable wellbore junction assembly |
| US9200482B2 (en) * | 2011-06-03 | 2015-12-01 | Halliburton Energy Services, Inc. | Wellbore junction completion with fluid loss control |
| EP2586964A1 (en) * | 2011-10-28 | 2013-05-01 | Welltec A/S | Inflow control device |
| GB201310613D0 (en) * | 2013-06-14 | 2013-07-31 | Enovate Systems Ltd | Well bore control system |
| GB2527767B (en) | 2014-06-30 | 2018-04-18 | Interventek Subsea Engineering Ltd | Valve |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3124333A (en) * | 1964-03-10 | Split ball valves having cam sealing | ||
| US1995491A (en) * | 1933-07-22 | 1935-03-26 | Jesse C Wynkoop | Relief-action valve |
| US2531759A (en) * | 1947-10-21 | 1950-11-28 | Reed Roller Bit Co | Valve |
| US2883146A (en) * | 1957-04-29 | 1959-04-21 | Hydril Co | Retractable seal valve |
| US3064937A (en) * | 1960-03-30 | 1962-11-20 | Collier C Pryor | Rotary valve |
| US3245653A (en) * | 1962-05-01 | 1966-04-12 | Gen Dynamics Corp | Trunnion mounted ball valve having lost motion and positive reduction actuating means |
| US3157380A (en) * | 1962-06-27 | 1964-11-17 | Robert B Sivyer | Ball valves |
| FR2032222A5 (es) * | 1969-02-20 | 1970-11-20 | Alsthom | |
| US3901315A (en) * | 1974-04-11 | 1975-08-26 | Del Norte Technology | Downhole valve |
| US3934606A (en) * | 1974-06-20 | 1976-01-27 | Grove Valve And Regulator Company | Cam locked ball valve |
| US4029292A (en) * | 1976-04-06 | 1977-06-14 | Eisenbahn-Verkehrsmittel Ag | Globe valve construction |
| DE2827720C2 (de) * | 1978-06-21 | 1983-11-10 | Ernst 2000 Hamburg Hoyer | Kugelhahn |
| FR2567232B1 (fr) * | 1984-07-06 | 1987-01-09 | Amri | Robinet a boisseau a hautes performances |
| IT1185699B (it) * | 1985-09-10 | 1987-11-12 | Franco Narduzzi | Valvola di intercettazione con otturatore a maschio sferico a tenuta perfezionata,particolarmente per l'intercettazione di fluidi ad elevate temperature |
| US4683906A (en) * | 1985-11-29 | 1987-08-04 | Itt Corporation | Trunnion type ball valve |
| US4693451A (en) * | 1986-10-17 | 1987-09-15 | Valve Systems, Inc. | Valve structures |
| US4901763A (en) * | 1988-12-13 | 1990-02-20 | Scott Blayney J | Fluid valve apparatus |
| US5342028A (en) * | 1989-11-17 | 1994-08-30 | Nevrekar Venkatesh R | Expanding valve assembly |
| US4936547A (en) * | 1989-12-11 | 1990-06-26 | Worcester Controls Corporation | Eccentric ball valve |
| US5265845A (en) * | 1992-08-05 | 1993-11-30 | Maxie Gilliam | Cam-actuated split ball valve |
-
2004
- 2004-12-15 GB GBGB0427400.7A patent/GB0427400D0/en not_active Ceased
-
2005
- 2005-12-12 EP EP05818081A patent/EP1825176B1/en active Active
- 2005-12-12 ES ES05818081T patent/ES2321536T3/es active Active
- 2005-12-12 CA CA2591039A patent/CA2591039C/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-12-12 US US11/793,158 patent/US20090045368A1/en not_active Abandoned
- 2005-12-12 DE DE602005013111T patent/DE602005013111D1/de active Active
- 2005-12-12 DK DK05818081T patent/DK1825176T3/da active
- 2005-12-12 AU AU2005315456A patent/AU2005315456B2/en not_active Ceased
- 2005-12-12 AT AT05818081T patent/ATE424526T1/de not_active IP Right Cessation
- 2005-12-12 WO PCT/GB2005/004805 patent/WO2006064215A1/en active Application Filing
-
2007
- 2007-06-18 NO NO20073076A patent/NO339991B1/no unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DK1825176T3 (da) | 2009-06-22 |
| AU2005315456B2 (en) | 2011-09-15 |
| CA2591039C (en) | 2013-08-20 |
| WO2006064215A1 (en) | 2006-06-22 |
| ATE424526T1 (de) | 2009-03-15 |
| NO339991B1 (no) | 2017-02-27 |
| NO20073076L (no) | 2007-08-17 |
| EP1825176A1 (en) | 2007-08-29 |
| US20090045368A1 (en) | 2009-02-19 |
| CA2591039A1 (en) | 2006-06-22 |
| EP1825176B1 (en) | 2009-03-04 |
| DE602005013111D1 (de) | 2009-04-16 |
| GB0427400D0 (en) | 2005-01-19 |
| AU2005315456A1 (en) | 2006-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2321536T3 (es) | Valvula de bola de accionamiento axial. | |
| US7963339B2 (en) | Bearing mounted ball valve and method of use | |
| RU2528157C2 (ru) | Скважинный шаровой клапан с двунаправленным уплотнением и механическим управлением | |
| JP4841290B2 (ja) | ロータリーダンパーの破壊防止機構 | |
| CA2771350A1 (en) | Self aligning mud saver valve seat | |
| ES2617955T3 (es) | Válvula | |
| AU2002331034B2 (en) | Valve system and method | |
| US11319775B2 (en) | Downhole tubular sleeve valve and use of such a sleeve valve | |
| US10865892B2 (en) | Subsea valve with non-circular sliding metal seals | |
| BRPI0914014B1 (pt) | Ferramenta de fundo de poço para executar uma operação de fundo de poço e método para controlar o fluxo de fluido através de uma ferramenta de fundo de poço | |
| ES2445531T3 (es) | Válvula de obturador para un dispositivo de acoplamiento para tuberías | |
| ES2287058T3 (es) | Valvula y metodo para elaborar una valvula. | |
| BRPI0922071B1 (pt) | Dispositivo de controle de fluxo. | |
| BR112019011503A2 (pt) | montagem de válvula | |
| US4641682A (en) | Valve with rotary valve head | |
| JP6523735B2 (ja) | バタフライ弁 | |
| US11300214B2 (en) | Top entry ball valve | |
| ES2945651T3 (es) | Válvula de compuerta multiasiento | |
| US20020007950A1 (en) | Valves | |
| US8403293B2 (en) | Axially energisable ball valve | |
| KR101120268B1 (ko) | 볼밸브 구조 | |
| GB2559670A (en) | Subsea valve with non-circular sliding metal seals | |
| CN108591523A (zh) | 一种防漏球阀 | |
| WO2021024035A1 (en) | Flapper valve | |
| BRPI1105216A2 (pt) | Válvula de esfera aperfeiçoada |