ES2589130T3 - Válvula de control con parejas de pétalos con diferente forma y tamaños y con diferente velocidad de cierre para unidades de conexión separables para mangueras flexibles - Google Patents

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Abstract

Una válvula de control (5, 5') para unidades de conexión para mangueras flexibles, que comprende una pluralidad de pétalos (segmentos o sectores) (6, 6'; 7, 7') rotatorios entre una posición de apertura completa y una posición de cierre completo, en donde dicha pluralidad de pétalos rotatorios (6, 6'; 7, 7') consiste en parejas de pétalos (6, 6'; 7, 7') con diferente forma y tamaño dispuestos alternadamente a lo largo de la circunferencia de la unidad de conexión y en donde los pétalos (6, 6') de menor tamaño se controlan para cerrarse más lentamente que los (7, 7') de mayor tamaño hasta llegar a una posición de contacto de los cantos laterales respectivos, caracterizada por que la superficie aguas arriba (57) de los pétalos (6, 6') de menor tamaño está provista de una pareja de aletas (59) que sobresalen lateralmente desde la superficie mencionada anteriormente para reposar en la superficie aguas arriba (56) de los pétalos (7, 7') de mayor tamaño para obligar a los últimos a cerrarse antes que los pétalos (6, 6') de menor tamaño, y por que la superficie aguas arriba (56) de los pétalos (7, 7') de mayor tamaño está provista de una pareja de salientes (53) que al final del movimiento de cierre de los pétalos (6, 6'; 7, 7') se insertan en rebajes correspondientes (60) de la superficie orientada de las aletas (49) para hacer un acoplamiento preciso y estable de los pétalos adyacentes (6, 6'; 7, 7') en una posición de cierre apretado.

Description

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DESCRIPCION
Valvula de control con parejas de petalos con diferente forma y tamanos y con diferente velocidad de cierre para unidades de conexion separables para mangueras flexibles
La presente invencion esta relacionada con una valvula de control del tipo que consiste en parejas de petalos de diferente forma y tamanos y con diferentes velocidades de cierre para unidades de conexion separables para mangueras para transferir productos fluidos, en particular productos de petroleo.
Se sabe que la transferencia marina de productos de petroleo desde instalacion petroqmmica, desde plataforma, de petrolero a petrolero, de petrolero a instalacion terrestre y viceversa se realiza a traves de mangueras flexibles y unidades de conexion de mangueras que consisten en dos piezas separables, cada una provista de una valvula de control respectiva que se cierra automaticamente con la separacion para limitar el derrame de producto al mar, con una consecuente menor contaminacion del ultimo. Estas unidades de conexion se colocan en la parte de la manguera flexible colocada en el mar y tienen el objetivo primario de proteger la manguera, y mas en general la lmea de conexion, en caso de situaciones anormales que provocan excesiva traccion en la manguera o excesiva presion en la lmea. Dichas situaciones anormales pueden ser: separacion y deriva de petroleros o mas en general instalaciones de petroleo (FPSO) estirando asf la manguera flexible, un mar agitado que provoca traccion en la manguera mas alla de los lfmites, golpeo de la embarcacion en la manguera y su arrastre creando asf excesivas cargas sobre la misma, cierre rapido de la valvula aguas abajo del flujo o cualquier otra razon que provoque excesiva carga axial y/o aumento de presion.
Las unidades de conexion disponibles actualmente se hacen de modo que las valvulas de control se cierran automaticamente despues de la separacion de las dos partes de la unidad de conexion, es decir, sin control de un operario en dichas situaciones.
Tambien se conocen valvulas de control de fluido de tipo petalo, es decir, que consisten en una pluralidad de segmentos o sectores rotatorios, que se rotan entre una posicion de apertura, en la que los petalos estan sustancialmente paralelos a la direccion de flujo del producto de petroleo, y una posicion de cierre en la que los petalos convergen transversalmente al eje de la unidad para bloquear casi completamente el flujo de producto. El movimiento desde la posicion de apertura a la posicion de cierre se produce bajo la predisposicion de medios elasticos cuando la accion de retencion ejercida, por ejemplo, por un manguito interior axialmente retirable, cesa debido al esfuerzo de traccion axial impuesto en la unidad de conexion. Frenos dinamicos fluidos ralentizan apropiadamente la velocidad de cierre de la valvula aguas arriba para evitar excesiva presion, llamada golpe de ariete, determinada por la accion combinada de los medios elasticos y del fluido presurizado, que puede tener efectos destructivos en la valvula de control y en la propia unidad de conexion.
Una valvula de control de petalos particular se describe en la solicitud de patente italiana MI2010A002248, presentada el 6 de diciembre de 2010, y comprende petalos rotatorios (o segmentos o sectores) de diferente forma y tamanos que se alternan en parejas a lo largo de la circunferencia de la unidad de conexion, y si se usan para la valvula de control aguas arriba en la direccion de flujo de fluido, se controlan de modo que los sectores menores se cierran mas lentamente que los mayores.
De ese modo, se puede evitar el golpe de ariete y los correspondientes efectos perjudiciales para la instalacion durante el proceso de cierre eligiendo apropiadamente la forma y tamanos de los petalos y ajustando apropiadamente los frenos dinamicos fluidos.
A pesar del maximo cuidado dedicado durante el proceso de diseno, uno o mas de los petalos de menor tamano se pueden cerrar rapidamente que los petalos de mayor tamano de la misma valvula debido a diversas razones relacionadas con el flujo del producto de petroleo o debido a incorrecto mantenimiento u otra causa. Si se produce esto, se produce una aproximacion defectuosa de los petalos adyacentes, que no asegura el cierre apretado requerido de la valvula de control.
El objeto de la presente invencion es evitar un inconveniente de este tipo al impedir que los petalos de menor tamano lleguen a la posicion de cierre antes que los petalos de mayor tamano, asegurando asf que la aproximacion de los petalos siempre sea correcta como se concibe durante el proceso de diseno.
Segun la invencion, un objeto de este tipo se logra proporcionando a la superficie aguas arriba (con respecto al flujo de producto) de los petalos de menor tamano una pareja de aletas que sobresalen lateralmente desde la superficie mencionada anteriormente para que reposen en la superficie aguas arriba de los petalos de mayor tamano para obligar a los ultimos a cerrarse antes que los petalos de menor tamano, y tambien proporcionando a la superficie aguas arriba de los petalos de mayor tamano una pareja de salientes que al final del movimiento de cierre de los petalos se insertan en rebajes correspondientes de la superficie orientada de las aletas para hacer un acoplamiento preciso y estable de los petalos adyacentes en una posicion de cierre apretado.
Los rasgos de la presente invencion seran evidentes ademas a partir de la siguiente descripcion detallada de una realizacion de la misma, mostrada a modo de ejemplo no limitativo en los dibujos adjuntos, en los que:
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las figuras 1 y 2 muestran respectivamente una vista lateral y una vista en seccion axial, tomada a lo largo de la lmea II-II en la figura 1, de la unidad de conexion para mangueras flexibles con valvulas de control de petalo segun la presente invencion;
la figura 3 muestra una vista en seccion axial de la misma unidad de conexion durante un proceso de separacion en dos partes con las valvulas de control ya cerradas;
la figura 4 muestra una vista en seccion de la unidad de conexion tomada a lo largo de la lmea IV-IV de la figura 3;
la figura 5 muestra una vista en perspectiva de uno de los petalos de menor tamano de la valvula de control que esta aguas arriba en la direccion de flujo del producto de petroleo;
la figura 6 muestra una vista en planta del mismo petalo;
la figura 7 muestra una vista en seccion del mismo petalo tomada a lo largo de la lmea VII- VII de la figura 6; la figura 8 muestra una vista lateral del mismo petalo;
la figura 9 muestra una vista en perspectiva de uno de los petalos de mayor tamano de la valvula de control que esta aguas arriba en la direccion de flujo del producto de petroleo;
la figura 10 muestra una vista en planta del mismo petalo de la figura 9;
la figura 11 muestra una vista lateral del mismo petalo de la figura 9;
la figura 12 muestra un detalle del proceso de fijacion de uno de los salientes a la superficie del petalo de las figuras 9-11 en escala ampliada;
la figura 13 muestra una vista en seccion del mismo detalle tomada a lo largo de la lmea XIII-XIII de la figura 12;
la figura 14 muestra como se superpone un petalo de menor tamano a un petalo de mayor tamano en la posicion de
cierre de la valvula a la que pertenecen dichos petalos.
La figura 1 muestra una unidad de conexion para mangueras flexibles, que comprende dos piezas o cuerpos separables 1 y 2 de valvula, aguas arriba y aguas abajo en la direccion de flujo del producto fluido transportado (de derecha a izquierda en la figura 2), respectivamente.
Las dos piezas 1 y 2 se conectan mediante tornillos expansibles 3, que se rompen en caso de fuerte esfuerzo de traccion (igual o mayor que la carga establecida), permitiendo asf separar las dos piezas.
Un manguito deslizante cilmdrico 4 (figura 2) se dispone dentro de la unidad de conexion, dicho manguito es retirable automatica y axialmente de la unidad de conexion cuando las dos piezas de la unidad se separan.
El manguito cilmdrico 4 mantiene la posicion normalmente abierta de dos valvulas de sectores rotatorios 5-5' colocadas aguas arriba y aguas abajo en la direccion de flujo del producto de petroleo, respectivamente.
Las funciones y modos de funcionamiento del manguito 4 se describen, por ejemplo, en la solicitud de patente italiana MI2009A002146 presentada el 4 de diciembre de 2009 por el solicitante.
Cada valvula 5-5' consiste en dos series de petalos o segmentos 6-7 y 6'-7' de diferente forma y tamanos, que alternan circunferencialmente y son rotatorios alrededor de ejes respectivos entre la posicion de aperture de la figura 2 y la posicion de cierre de las figuras 3 y 4.
Las figuras 5-14 muestran en detalle la forma y funcion de los petalos 6 y 7 de la valvula de control aguas arriba 5, hecha segun la presente invencion.
Un petalo 7 de mayor tamano se muestra en las figuras 9-13, en las que se ve que consiste de un cuerpo aproximadamente triangular 51 que esta provisto de un extremo en forma de V 31, cuyos lados 32 estan pensados para topar hermeticamente a fluido contra los lados correspondientes de los otros petalos adyacentes 7. El petalo 7 tiene lados laterales 33 con un extremo curvado 34, que incluyen un escalon 35 en el que reposa un lado del petalo 6 de menor tamano interpuesto entre dos petalos 7 de mayor tamano cuando valvula 5 esta cerrada. Dos salientes oblicuos 53 se superponen y estan restringidos en puntos de fijacion 54 y 55 a la superficie aguas arriba 56 del cuerpo 51 que se orienta al flujo de producto de petroleo cuando la valvula esta cerrada. El petalo 7 tambien incluye puntos de pivote 61 y un talon de control 62.
Se muestra un petalo 6 de menor tamano, a su vez, en las figuras 5-8, en las que se ve que consiste en un cuerpo aproximadamente triangular 52 que esta provisto de un extremo redondeado 36 con un escalon 37 (figura 8), que se acopla apretadamente al extremo curvado 34 de dos sectores adyacentes 7 cuando la valvula 5 esta cerrada, y con lados rectos 38 que se acoplan apretadamente a los lados laterales 33 de los dos petalos adyacentes 7 cuando la valvula 5 esta cerrada. Dos aletas 59, que sobresalen lateralmente desde los lados 38 y estan provistas de rebajes
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curvados 60 se adaptan para alojar, cuando la valvula esta cerrada, los salientes correspondientes 53 de los petalos adyacentes 7 (como se muestra en mayor detalle mas adelante), se superponen y estan restringidos en puntos de fijacion 58 a la superficie aguas arriba 57 del cuerpo 52, que se orienta al flujo de producto de petroleo cuando la valvula esta cerrada. El petalo 6 tambien incluye puntos de pivote 63 y un talon de control 64.
Las figuras 4 y 14 muestran la configuracion de cierre de los petalos 7 y 6 de la valvula de control 5.
El movimiento de los petalos individuales 7 y 6 desde la posicion de apertura a la posicion de cierre es controlado por un dispositivo de cierre automatico 9 del tipo descrito en la solicitud de patente italiana MI2010A002248, presentada el 6 de diciembre de 2010, que actua en los talones 62 y 64 bajo la predisposicion de resortes helicoidales 17 cuando el manguito 4, segun los modos explicados en la patente italiana MI2009A002146, se atrae axialmente desde el interior de la valvula 5, cesando asf la accion de retencion de los petalos rotatorios 6 y 7 de la propia valvula.
El movimiento de cierre de los petalos 7 y 6 es frenado por la fuga controlada de un fluido de frenado de tipo viscoso desde las camaras de alojamiento 18 del propio fluido a las camaras de alojamiento 14 de los resortes 17 a traves de tubenas de fuga 19 en las que se insertan cartuchos de ajuste 21 de velocidad de flujo que tienen un surco externo helicoidal.
La velocidad de fuga del fluido de frenado se ajusta por medio de cartuchos acanalados de manera diferente 21, para determinar diferentes velocidades de rotacion, y asf de cierre, de los petalos individuales de la valvula 5. Mas espedficamente, la velocidad de cierre de los petalos 7 de mayor tamano se establece para que sea mas rapida que la de los petalos 6 de menor tamano, que por consiguiente se superponen y parcialmente reposan en los cantos de los petalos adyacentes 7, logrando asf la configuracion de cierre de la figura 4. Esto permite obtener un cierre que limita al maximo la liberacion de producto cuando se cierra la valvula de control 5, limitando asf el pico de presion generado por el golpe de ariete del producto de petroleo a niveles aceptables.
Las aletas 59 de los petalos 6 de menor tamano evitan cualquier cierre temprano de los petalos 7 de mayor tamano, y cuando alojan los salientes 53 de los petalos 7 en sus rebajes 60, permiten una colocacion precisa de los petalos en la posicion de cierre apretado, como se muestra en la figura 14.
Los petalos 6'-7' de la valvula de control 5' aguas abajo en la direccion de flujo del producto fluido estan provistos de manera similar con aletas y salientes similares a las aletas 59 y los salientes 53 de los petalos 6-7, y a su vez estan provistos de dispositivos de cierre automatico, descritos en la solicitud de patente MI2010A002248, que por medio de resortes apropiados actuan en los talones de los petalos 6' y 7' para determinar la rotacion y asf el cierre automatico de los petalos 6' y 7' cuando se extrae el manguito 4 (figura 3). El efecto de frenado se determina aqrn por el fluido presurizado dentro de la parte de union 2.
Para unidades que tienen un flujo en un sentido, la valvula aguas abajo asf puede no estar provista con un sistema de frenado sino unicamente con el dispositivo de cierre automatico predispuesto por un resorte.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Una valvula de control (5, 5') para unidades de conexion para mangueras flexibles, que comprende una pluralidad de petalos (segmentos o sectores) (6, 6'; 7, 7') rotatorios entre una posicion de apertura completa y una posicion de cierre completo, en donde dicha pluralidad de petalos rotatorios (6, 6'; 7, 7') consiste en parejas de 5 petalos (6, 6'; 7, 7') con diferente forma y tamano dispuestos alternadamente a lo largo de la circunferencia de la unidad de conexion y en donde los petalos (6, 6') de menor tamano se controlan para cerrarse mas lentamente que los (7, 7') de mayor tamano hasta llegar a una posicion de contacto de los cantos laterales respectivos, caracterizada por que la superficie aguas arriba (57) de los petalos (6, 6') de menor tamano esta provista de una pareja de aletas (59) que sobresalen lateralmente desde la superficie mencionada anteriormente para reposar en la superficie aguas 10 arriba (56) de los petalos (7, 7') de mayor tamano para obligar a los ultimos a cerrarse antes que los petalos (6, 6') de menor tamano, y por que la superficie aguas arriba (56) de los petalos (7, 7') de mayor tamano esta provista de una pareja de salientes (53) que al final del movimiento de cierre de los petalos (6, 6'; 7, 7') se insertan en rebajes correspondientes (60) de la superficie orientada de las aletas (49) para hacer un acoplamiento preciso y estable de los petalos adyacentes (6, 6'; 7, 7') en una posicion de cierre apretado.
    15 2. La valvula de control segun la reivindicacion 1, caracterizada por que los petalos (7, 7') de mayor tamano
    tienen un extremo en forma de V (31), cuyos lados (32) estan pensados para topar hermeticamente a fluido contra los lados correspondientes de otros petalos adyacentes (7, 7') de mayor tamano, y tambien tienen lados laterales (33) con un extremo curvado (34), que incluyen un escalon (35) en el que reposa un lado de un petalo (6, 6') de menor tamano interpuesto entre dos petalos (7, 7') de mayor tamano cuando la valvula (5, 5') esta cerrada, y dichos 20 petalos (6, 6') de menor tamano tienen un extremo redondeado (36) con un escalon (37) que se acopla apretadamente a los extremos curvados (34) de dos petalos adyacentes (7, 7') cuando la valvula (5, 5') esta cerrada, y lados rectos (38) en los que continua el escalon (37), que se acopla apretadamente a los lados laterales (33) de los dos petalos adyacentes (7, 7') cuando la valvula (5, 5') esta cerrada.
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