ES2593820T3 - Válvula de control de pétalos para unidades de conexión separables para mangueras flexibles - Google Patents

Válvula de control de pétalos para unidades de conexión separables para mangueras flexibles Download PDF

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Abstract

Una válvula (5, 5') de control para unidades de conexión para mangueras flexibles, y una unidad de conexión, comprendiendo la válvula (5, 5') de control una pluralidad de pétalos (segmentos o sectores) (6, 7; 6', 7') que tienen permitido el giro entre una posición de apertura completa y una posición de cierre completo, caracterizada por que dichos pétalos (6, 7; 6', 7') tienen permitido el giro alrededor de ejes de pivotamiento definidos por pivotes (70) esféricos interpuestos entre pétalos lateralmente adyacentes, y por que dichos pétalos están provistos de un cuello (71) de posicionamiento dotado de rosca insertado y roscado en un respectivo orificio (72) radial del cuerpo (1, 2) de la unidad de conexión.

Description

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DESCRIPCION
Valvula de control de petalos para unidades de conexion separables para mangueras flexibles
La presente invencion esta relacionada con una valvula de control de petalos para unidades de conexion separables para mangueras para transferir productos fluidos, en concreto productos petrolfferos.
Es conocido que la transferencia en el mar de productos petrolfferos desde instalaciones petroqmmicas, desde plataformas, de petrolero a petrolero, desde un petrolero a una instalacion en tierra y viceversa se realiza a traves de mangueras flexibles y de unidades de conexion de mangueras que consisten en dos partes separables, provistas cada una de ellas de una respectiva valvula de control que se cierra automaticamente cuando se produce la separacion para limitar el vertido de producto al mar, con una consiguiente menor contaminacion de este ultimo. Estas unidades de conexion se colocan en la parte de la manguera flexible situada en el mar y tienen el objetivo principal de proteger la manguera, y mas en general la tubena de conexion, en caso de situaciones anormales que provoquen excesiva traccion sobre la manguera o presion excesiva sobre la tubena. Dichas situaciones anormales pueden ser: separacion y deriva de petroleros o mas en general de instalaciones petrolfferas (FPSO) que de esta forma estiran la manguera flexible, mar agitada que provoca traccion sobre la manguera mas alla de los lfmites, barcos que chocan con la manguera y tiran de ella creando asf cargas excesivas sobre la misma, cierre rapido de la valvula situada aguas abajo del flujo o cualquier otra razon que provoque un incremento excesivo de la carga axial y/o de la presion.
Las unidades de conexion disponibles en la actualidad estan fabricadas de manera que las valvulas de control se cierran de forma automatica despues de la separacion de las dos partes de la unidad de conexion, es decir, sin control por parte de un operador en las situaciones anteriormente mencionadas.
Tambien son conocidas las valvulas de control de fluido del tipo de petalos, es decir, consistentes en una pluralidad de segmentos o sectores con el giro permitido, los cuales se hacen girar entre una posicion de apertura, en la cual los petalos son substancialmente paralelos a la direccion de flujo del producto petrolffero, y una posicion de cierre en la cual los petalos convergen transversalmente hacia el eje de la unidad para bloquear el flujo de producto. El movimiento desde la posicion de apertura hasta la posicion de cierre se produce bajo el empuje de medios elasticos cuando cesa, debido a la tension de traccion axial impuesta sobre la unidad de conexion, la accion de retencion ejercida, por ejemplo, por un casquillo interior axialmente desmontable. Frenos dinamicos de fluido reducen de forma apropiada la velocidad de cierre de la valvula situada aguas arriba para evitar una presion excesiva, denominada golpe de ariete, determinada por la accion combinada de los medios elasticos y del fluido presurizado, la cual puede tener efectos destructivos sobre la valvula de control y sobre la propia unidad de conexion. Una valvula de control de petalos se describe por ejemplo en las solicitudes de patente MI2010A002247 y MI2010A002248, presentadas el 6 de Diciembre de 2010.
En las valvulas del tipo antes mencionado existe el problema de hacer pivotar los petalos, porque el movimiento de pivotamiento debe ser preciso, fiable y externamente accesible desde la unidad de conexion para ajustar y posiblemente sustituir los pivotes utilizados.
Por lo tanto, es un objeto de la presente invencion proporcionar una valvula de control de petalos para unidades de conexion separables para mangueras para transferir productos fluidos, que tenga un sistema efectivo de pivotamiento de los petalos giratorios.
De acuerdo con la invencion, este objeto se consigue por medio del uso de pivotes esfericos interpuestos entre petalos lateralmente adyacentes y provistos de un cuello de posicionamiento dotado de rosca insertado y roscado en
un respectivo orificio radial del cuerpo de la unidad de conexion.
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Un tapon de enclavamiento roscado a su vez en dicho orificio radial y que hace tope de forma ajustada contra el citado cuello del pivote esferico para mantener al pivote esferico en una posicion apropiada para permitir un pivotamiento correcto y preciso entre los dos petalos adyacentes y para impedir que el pivote gire y se desplace con respecto a la posicion establecida.
Los rasgos de la presente invencion se haran mas evidentes 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 cuales:
Las Figuras 1 y 2 muestran respectivamente una vista lateral y una vista en seccion axial, tomada a lo largo de la lmea 11-11 de la Figura 1, de la unidad de conexion para mangueras flexibles con valvulas de control de petalos de acuerdo con 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 a modo de ejemplo una vista en perspectiva de uno de los petalos de menor tamano de la valvula de control que esta situada aguas arriba en la direccion de flujo del producto fluido;
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 a modo de ejemplo una vista en perspectiva de uno de los petalos de mayor tamano de la valvula de control que esta situada aguas arriba en la direccion de flujo del producto petrolffero;
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;
Las Figuras 12 y 13 muestran una vista parcialmente seccionada de los asientos de alojamiento de los pivotes esfericos de los cuales estan provistos los petalos de las Figuras 5-8 y 9-11.
La Figura 14 muestra como un petalo de menor tamano se solapa con un petalo de mayor tamano en la posicion de cierre de la valvula a la cual pertenecen dichos petalos;
La Figura 15 muestra una vista en seccion transversal de la unidad de conexion a traves de los puntos de pivotamiento de los petalos segun la lmea XV-XV de la Figura 1;
La Figura 16 muestra un detalle ampliado de uno de los puntos de pivotamiento mostrados en la Figura 15.
La Figura 1 muestra una unidad de conexion para mangueras flexibles, la cual comprende dos partes o cuerpos 1 y 2 de valvula separables, situados respectivamente aguas arriba y aguas abajo en la direccion de flujo del producto fluido transportado (de derecha a izquierda en la Figura 2).
Las dos partes 1 y 2 estan conectadas por tornillos 3 de rotura, los cuales se rompen en caso de tension de traccion fuerte (igual a o mayor que la carga de colocacion), permitiendo de esta forma que se puedan separar las dos partes.
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Dentro de la unidad de conexion esta situado un casquillo 4 deslizante cilmdrico (Figura 2), pudiendo dicho casquillo desmontarse de forma automatica y axialmente de la unidad de conexion cuando las dos partes de la unidad se separan.
El casquillo 4 cilmdrico mantiene la posicion normalmente abierta de dos valvulas 5-5' de sector giratorias situadas aguas arriba y aguas abajo, respectivamente, en la direccion de flujo del producto petrolffero.
Las funciones y modos de funcionamiento del casquillo 4 se describen, por ejemplo, en la solicitud de patente Italiana MI2009A002146 presentada por el Solicitante el 4 de Diciembre de 2009.
Cada valvula 5-5' consiste en dos series de petalos o segmentos 6-7 y 6'-7' de forma y tamanos diferentes, los cuales se alternan circunferencialmente y tienen el giro permitido alrededor de ejes respectivos entre la posicion de apertura 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 5 de control situada aguas arriba, fabricada de acuerdo con la presente invencion. La forma de los petalos 6' y 7' de la valvula 5' situada aguas abajo es similar.
Un petalo 7 de mayor tamano se muestra en las Figuras 9-13, donde se ve que dicho petalo consiste en un cuerpo 51 aproximadamente triangular que esta provisto de un extremo 31 con forma de V, cuyos lados 32 estan concebidos para que hagan tope de manera estanca contra los correspondientes lados de los otros petalos 7 adyacentes. El petalo 7 tiene caras 33 laterales con un extremo 34 curvado, las cuales incluyen un escalon 35 sobre el cual, cuando la valvula 5 esta cerrada, se apoya un lado del petalo 6 de menor tamano interpuesto entre dos petalos 7 de mayor tamano. Dos salientes 53 oblicuos se solapan y son integrales (o estan fijados en puntos 54 y 55 de fijacion) a la superficie situada aguas arriba 56 del cuerpo 51 que mira hacia el flujo de producto petrolffero cuando la valvula esta cerrada. El petalo 7 tambien incluye puntos 61 de pivotamiento parcialmente esfericos (mostrados con mayor detalle en la Figura 13) y un talon 62 de control.
Un petalo 6 de menor tamano se muestra, a su vez, en las Figuras 5-8, en las que se ve que dicho petalo consiste en un cuerpo 52 aproximadamente triangular que esta provisto de un extremo 36 redondeado con un escalon 37 (Figura 8), el cual engrana de forma ajustada con los extremos 34 curvados de dos petalos 7 adyacentes cuando la valvula 5 esta cerrada, y que esta provisto de lados 38 rectos que engranan de forma ajustada con las caras 33 laterales de los dos petalos 7 adyacentes cuando la valvula 5 esta cerrada. Dos aletas 59, las cuales sobresalen lateralmente desde los lados 38 y que estan provistas de rebajes 60 curvados adaptados para alojar, cuando la valvula esta cerrada, a los correspondientes salientes 53 de los petalos 7 adyacentes (como se muestra con mayor detalle mas adelante), se solapan y estan fijadas en puntos 58 de fijacion a la superficie 57 situada aguas arriba del cuerpo 52. El petalo 6 tambien incluye puntos 63 de pivotamiento parcialmente esfericos (mostrados con mayor detalle en la Figura 12) y un talon 64 de control.
Los petalos 7 y 6 pueden girar alrededor de ejes respectivos y se pueden hacer pivotar el uno con respecto al otro por medio de pivotes 70 esfericos, mostrados en las Figuras 14, 15 y 16, los cuales estan alojados con el giro permitido en los asientos 61 y 63 parcialmente esfericos de los petalos antes mencionados. Cada pivote 70 esferico esta provisto de un cuello 71 de posicionamiento dotado de rosca (Figura 16) que se inserta y se rosca en un orificio 72 radial respectivo del cuerpo de la unidad de conexion. Un tapon 73 de enclavamiento se rosca en el mismo orificio 72 y actua sobre el cuello 71 para mantener al pivote 70 esferico en la posicion correcta. Se interpone una junta 75 de sellado entre las superficies laterales del tapon 73 y del orificio 72 para evitar fugas de fluido a traves de los puntos de pivotamiento.
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Como se muestra en las Figuras 2 y 3, para los petalos de la valvula 5' de control se proporcionan pivotes 70 esfericos similares con cuello 71 y tapon 73 de enclavamiento.
Las Figuras 4 y 14 muestran la configuracion de cierre de los petalos 7 y 6 de la valvula 5 de control. La configuracion de los 7' y 6' de la valvula 5' es completamente similar.
El movimiento del petalo 7 y 6 individual desde la posicion de apertura hasta la posicion de cierre es controlado por un dispositivo 9 de cierre automatico del tipo descrito en la solicitud de patente Italiana MI2010A002248, presentada el 6 de Diciembre de 2010, el cual actua sobre los talones 62 y 64 bajo el empuje de muelles 17 helicoidales cuando, de acuerdo con los modos explicados en la patente Italiana MI2009A002146, se tira axialmente hacia fuera del casquillo 4 sacandolo del interior de la valvula 5, cesando de esta forma la accion de retencion de los petalos 6 y 7 giratorios de la propia valvula.
El movimiento de cierre de los petalos 7 y 6 de la valvula 5 es frenado por el escape controlado de un fluido de frenado de tipo viscoso desde las camaras 18 de alojamiento del propio fluido hacia las camaras 14 de alojamiento de los muelles 17 a traves de tubenas 19 de escape en las cuales estan insertados cartuchos 21 de ajuste de la velocidad del flujo que tienen un surco externo helicoidal.
La velocidad de escape del fluido de frenado se ajusta por medio de cartuchos 21 ranurados de diferentes maneras, para determinar velocidades de giro, y por tanto de cierre, diferentes de los petalos individuales de la valvula 5. Mas en concreto, la velocidad de cierre de los petalos 7 de mayor tamano se fija para que sea mas rapida que la de los petalos 6 de menor tamano, los cuales por consiguiente se solapan y se apoyan parcialmente sobre los bordes de los petalos 7 adyacentes, consiguiendo de esta forma la configuracion de cierre de la Figura 4. Esto permite obtener un cierre que limita la descarga de producto al maximo cuando se cierra la valvula 5 de control, limitando de esta forma a niveles aceptables el pico de presion generado por el golpe de ariete del producto petrolffero.
Las aletas 59 de los petalos 6 de menor tamano evitan cualquier cierre temprano de los petalos 7 de mayor tamano, y cuando alojan a los salientes 53 de los petalos 7 en sus rebajes 60, permiten una colocacion precisa de los petalos en la posicion de cierre ajustado, como se muestra en la Figura 14.
De forma similar, los petalos 6'-7' de la valvula 5' de control situada aguas abajo en la direccion de flujo de los fluidos estan provistos de aletas y salientes similares a las aletas 59 y a los salientes 53 de los petalos 6-7, y estan provistos a su vez de dispositivos de cierre automatico, descritos en la solicitud de patente MI2010A002248, los cuales actuan por medio de muelles apropiados sobre los talones de los petalos 6'-7' para determinar el giro y, de esta forma, el cierre automatico de los petalos 6'-7' cuando se extrae el casquillo 4 tirando de el (Figura 3). El efecto de frenado esta determinado en este caso por el fluido presurizado del interior de la parte 2 de union.
De esta manera, para unidades que tienen un flujo unidireccional, la valvula situada aguas abajo puede no estar provista de un sistema de frenado, sino solo del dispositivo de cierre automatico empujado por un muelle.

Claims (5)

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    10
    15
    20
    25
    REIVINDICACIONES
    1. Una valvula (5, 5') de control para unidades de conexion para mangueras flexibles, y una unidad de conexion, comprendiendo la valvula (5, 5') de control una pluralidad de petalos (segmentos o sectores) (6, 7; 6', 7') que tienen permitido el giro entre una posicion de apertura completa y una posicion de cierre completo, caracterizada por que dichos petalos (6, 7; 6', 7') tienen permitido el giro alrededor de ejes de pivotamiento definidos por pivotes (70) esfericos interpuestos entre petalos lateralmente adyacentes, y por que dichos petalos estan provistos de un cuello (71) de posicionamiento dotado de rosca insertado y roscado en un respectivo orificio (72) radial del cuerpo (1, 2) de la unidad de conexion.
  2. 2. La valvula de control de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por que un tapon (73) de enclavamiento esta roscado en el citado orificio (72) radial y hace tope de forma ajustada contra dicho cuello (71) del pivote (70) esferico para mantener a dicho pivote (70) esferico en una posicion apropiada para permitir un pivotamiento correcto y preciso entre los dos petalos (6, 7; 6', 7') adyacentes.
  3. 3. La valvula de control de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizada por que comprende una junta (75) de sellado insertada entre el citado tapon (73) de enclavamiento y el citado orificio (72) radial.
  4. 4. La valvula de control de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizada por que los citados petalos (6, 7; 6', 7') estan provistos de asientos (61, 63) parcialmente esfericos para alojar a los citados pivotes (70) esfericos.
  5. 5. La valvula de control de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que los petalos (7, 7') de mayor tamano tiene un extremo (31) con forma de V, cuyos lados (32) estan concebidos para que hagan tope de manera estanca contra los correspondientes lados de otros petalos (7, 7') de mayor tamano, y tambien con caras (33) laterales con un extremo (34) curvado que incluyen un escalon (35) sobre el cual, cuando la valvula (5, 5') esta cerrada, se apoya un lado de un petalo (6, 6') de menor tamano interpuesto entre dos petalos (7, 7') de mayor tamano, y por que los petalos (6, 6') de menor tamano tienen un extremo (36) redondeado con un escalon (37), el cual engrana de forma ajustada con los extremos (34) curvados de dos petalos (79) adyacentes cuando la valvula (5, 5') esta cerrada, y lados (38) rectos en los cuales continua el escalon (37), los cuales engranan de forma ajustada con las caras (33) laterales de los dos petalos (7, 7') adyacentes cuando la valvula (5, 5') esta cerrada.
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