ITMI20102247A1 - Dispositivo per la chiusura automatica di valvole di controllo in unità di collegamento separabili per tubi flessibili. - Google Patents

Dispositivo per la chiusura automatica di valvole di controllo in unità di collegamento separabili per tubi flessibili. Download PDF

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Description

DESCRIZIONE
“Dispositivo per la chiusura automatica di valvole di controllo in unità di collegamento separabili per tubi flessibiliâ€
La presente invenzione concerne un dispositivo per la chiusura automatica di valvole di controllo in unità di collegamento per tubi di trasferimento per prodotti fluidi, in particolare per prodotti petroliferi, che prevedono la separazione automatica dei tubi medesimi in caso di forte sollecitazione a trazione assiale e/o improvvisa alta pressione.
Il trasferimento di prodotti petroliferi in mare, da installazione petrolchimica, da piattaforma o da nave a nave, da nave a istallazione a terra e viceversa, avviene notoriamente attraverso tubi flessibili e unità di collegamento dei tubi medesimi che consistono in due parti separabili, ciascuna dotata di una rispettiva valvola di controllo che si chiude automaticamente al momento della separazione per limitare la perdita di prodotto in mare con conseguente minore inquinamento dello stesso. Queste unità di collegamento vengono posizionate sulla parte del tubo flessibile posizionato in mare ed hanno come obiettivo primario di proteggere il tubo e più in generale tutta la linea di collegamento in caso di situazione anomala che causi un eccessivo tiro sul tubo o una eccessiva pressione sulla linea. Tali situazioni anomale possono essere: nave o più in generale installazione petrolifera (FPSO) che rompe gli ormeggi e si allontana mettendo in tensione la tubazione flessibile, mare agitato che causa sforzi sulla tubazione oltre i limiti, battello che urta la tubazione e la trascina instaurando carichi eccessivi sulla stessa, chiusura rapida di una valvola a valle del flusso o qualsiasi altro motivo che causi un eccessivo carico assiale e/o innalzamento di pressione.
Le unità di collegamento attualmente disponibili sono fatte in modo che la chiusura delle valvole di controllo avvenga subito dopo la separazione delle due parti dell’unità di collegamento ed avvenga automaticamente, cioà ̈ senza comando da parte di un operatore nelle situazioni sopracitate.
Sono altresì note unità di collegamento separabili che comprendono valvole di controllo del fluido del tipo a settori girevoli, ossia formate da una pluralità di spicchi o petali che vengono fatti ruotare tra una posizione di apertura in cui gli spicchi o petali sono sostanzialmente paralleli alla direzione di flusso del prodotto petrolifero ed una posizione di chiusura in cui gli spicchi o petali convergono trasversalmente all’asse dell’unità per bloccare completamente il flusso di prodotto. Lo spostamento dalla posizione di apertura alla posizione di chiusura avviene sotto la spinta di mezzi elastici quando opportuni mezzi di trattenuta, per esempio un manicotto interno sfilatale assialmente, cessano di esercitare l’azione di trattenuta a seguito della sollecitazione a trazione assiale imposta all’unità di collegamento. Freni fluidodinamici, per esempio dei cilindretti assoggettati alla pressione del prodotto fluido presente nel tubo, rallentano opportunamente la velocità di chiusura della valvola a monte per evitare pressione eccessiva, chiamata colpo d’ariete, determinata dalla spinta dei mezzi elastici e dal fluido in pressione.
Freni fluidodinamici noti comprendono condotti di trafilamento di sezione ridotta, che presentano l’inconveniente di occludersi per effetto della sporcizia presente nel fluido frenante.
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un dispositivo per la chiusura automatica di valvole di controllo del tipo a spicchi o petali, o più in generale a settori girevoli, che integri in un unico insieme le due funzioni di spinta elastica e di frenatura fluidodinamica senza presentare gli inconvenienti dei condotti di sezione ridotta secondo la tecnica nota.
In accordo con l’invenzione tale scopo viene raggiunto con un dispositivo caratterizzato dal fatto di comprendere, per ogni settore della valvola di controllo a monte nella direzione del flusso di fluido, un corpo scorrevole agente su detto settore di valvola per provocarne la rotazione di chiusura e apertura, mezzi elastici alloggiati in una prima camera per sollecitare detto corpo scorrevole in una direzione atta a provocare la rotazione di chiusura di detto settore di valvola, un fluido frenante alloggiato in una seconda camera per frenare lo spostamento di detto corpo scorrevole nella direzione di chiusura di detto settore di valvola e mezzi di comunicazione fluidodinamica fra dette camere per consentire il trasferimento controllato di detto fluido frenante dalla seconda camera alla prima camera durante lo spostamento di detto corpo scorrevole nella direzione di chiusura di detto settore di valvola, detti mezzi di comunicazione fluidodinamica comprendendo un elemento a cartuccia inserito in un alloggiamento assiale dell’organo scorrevole e definente con esso un passaggio esterno di trafilamento del fluido frenante che ha una porzione di forma elicoidale con estensione variabile in funzione della velocità di chiusura desiderata per detto settore di valvola.
La suddetta porzione elicoidale dell’ elemento a cartuccia rende possibile l’ottenimento di un valido effetto frenante con un condotto di trafìlamento di sezione decisamente più grande, che non à ̈ praticamente ostruibile dalla sporcizia presente nel fluido frenante.
Una forma di realizzazione attualmente preferita della presente invenzione à ̈ illustrata a titolo di esempio non limitativo negli uniti disegni, in cui:
la figura 1 mostra l’insieme, parzialmente sezionato in direzione assiale, di un’unità di collegamento per tubi flessibili che include dispositivi di chiusura automatica delle valvole di controllo;
la figura 2 mostra in prospettiva esplosa la valvola di controllo a monte dell’unità di collegamento di figura 1 ;
la figura 3 mostra in prospettiva esplosa la valvola di controllo a valle dell’unità di collegamento di figura 1 ;
la figura 4 mostra il dettaglio ingrandito, sezionato come in figura 1, di un dispositivo secondo la presente invenzione, utilizzato per la chiusura di un settore girevole della valvola di controllo a monte dell’unità di collegamento di figura 1 ;
la figura 5 mostra lo stesso dispositivo in fase di chiusura del suddetto settore girevole;
la figura 6 mostra il dettaglio ingrandito, sezionato in direzione assiale, di un dispositivi utilizzato per la chiusura di un settore girevole della valvola di controllo a valle dell’unità di collegamento di figura 1 ;
la figura 7 mostra il dispositivo di figura 6 in fase di chiusura del suddetto settore girevole;
le figura 8-10 mostrano possibili forme di realizzazione della cartuccia di regolazione della velocità di chiusura dei settori girevoli della valvola di controllo a monte.
E’ visibile in figura 1 un’unità di collegamento per tubi flessibili, che comprende due parti o corpi di valvola separabili 1 e 2, rispettivamente a monte e a valle nella direzione di flusso del prodotto fluido trasportato.
Le due parti 1 e 2 sono collegate da viti di rottura 3, che in caso di forte sollecitazione a trazione (uguale o superiore al carico di setaggio) si rompono rendendo possibile la separazione delle due parti.
All’intemo dell’unità di collegamento à ̈ disposto un manicotto cilindrico scorrevole 4 (fig. 1), che à ̈ automaticamente sfilabile assialmente dall’ unità di collegamento al momento della separazione delle due parti dell’ unità.
Il manicotto cilindrico 4 mantiene normalmente in posizione di apertura due valvole 5-5’ a settori girevoli, ciascuna della quali à ̈ composta da due serie petali o spicchi 6-7 e 6’-7’ di diverse dimensioni, che sono ruotabili attorno a rispettivi assi 8-8’ tra la posizione di apertura delle figure 1-4 e 6 quella di chiusura delle figure 5 e 7.
Le funzioni e le modalità operative del manicotto 4 sono ad esempio descritte nella domanda di brevetto italiano MI2009A002146 depositata il 4.12.2009 a nome della stessa Richiedente.
Ogni settore girevole 6-7 della valvola di controllo 5 situata a monte nella direzione di flusso del prodotto fluido à ̈ girevole attorno al proprio asse 8 sotto il comando di un rispettivo dispositivo di chiusura automatica, indicato complessivamente con il numero 9. Ogni dispositivo 9 comprende, all’intemo di un corpo di contenimento 10-11, un corpo fisso 12 ed un corpo mobile 13 scorrevole assialmente rispetto al corpo fisso 12 (figure 4 e 5). All’interno del corpo fisso 12 à ̈ definita una prima camera 14 che si estende all’interno di una prima parte del corpo mobile 13 fino a una parete trasversale 15, che à ̈ in battuta con un tallone di comando 16 di un rispettivo settore girevole 6-7 della valvola di controllo. All’interno della prima camera 14 à ̈ alloggiata una molla elicoidale 17, che può estendersi dalla condizione compressa di figura 4 alla condizione allungata di figura 5. L’allungamento della molla 17 si verifica automaticamente quando il manicotto 4, secondo le modalità spiegate nella domanda di brevetto italiano MI2009A002146, si sfila assialmente dall’interno della valvola 5 facendo cessare la sua azione di trattenuta dei settori girevoli 6 e 7 della valvola stessa.
All’estremità opposta del corpo scorrevole 13 à ̈ definita ima seconda camera 18, in cui à ̈ normalmente alloggiato un fluido frenante di viscosità opportunamente scelta. Le due camere 14 e 18 comunicano tramite un condotto di trafilamento 19, che ha una parte di ingresso allargata 20 in cui à ̈ inserita una cartuccia 21 di regolazione della velocità di flusso, che ha una parte cilindrica 22 de una parte di ingresso 23 dotata di una scanalatura esterna elicoidale 24. Esempi di cartucce 21 con differenti estensioni delle scanalature esterne 24 sono mostrate nelle figure 8-10.
La descritta comunicazione tra le camere 14 e 18 ha l’effetto di provocare il trafilamento del fluido frenante dalla camera 18 alla camera 14 durante lo spostamento del corpo scorrevole 13 dalla posizione di figura 4 a quella di figura 5, causato dalla spinta della molla 17 in assenza del manicotto 4 e, nel corso della rotazione di chiusura dei settori di valvola 6-7, dal fluido in pressione che percorre la parte di raccordo 1. Il trafilamento del fluido frenante rallenta la velocità di chiusura della valvola evitando bruschi impatti che possono danneggiare i settori girevoli della valvola stessa. Sono così evitati bruschi innalzamenti di pressione noti come colpi d’ariete.
La velocità di trafilamento, e quindi la velocità di chiusura dei singoli petali girevoli, dipende dalla sezione del condotto di trafilamento 19, dal diametro della parte cilindrica 22 delle cartucce 21 e dall’estensione delle scanalature esterne elicoidali 24 delle cartucce 21 e può essere modificata sostituendo le cartucce con altre di diverso diametro e diversamente scanalate. E’ anche possibile prevedere cartucce di un tipo per i settori girevoli 6 e cartucce di un altro tipo per i settori girevoli 7, in modo da determinare differenti velocità di rotazione, e quindi di chiusura, dei singoli settori della valvola 5. Questo ha lo scopo di avere ima chiusura che limiti al massimo la fuoriuscita di prodotto durante la chiusura dei settori girevoli o petali della valvola di controllo, limitando il picco di pressione generato dal colpo d’ariete a livelli accettabili.
I settori girevoli 6’-7’ della valvola di controllo 5’ a valle nella direzione di flusso del fluidi sono a loto volta dotati di dispositivi 9’ di chiusura automatica, che prevedono analogamente corpi fissi 12’, corpi scorrevoli 13’ e molle 17’ normalmente compresse, che attraverso i talloni 16’ determinano la rotazione e quindi la chiusura automatica dei vari settori girevoli 6-7 della valvola 5’ in caso di sfilamento del manicotto 4. Manca invece un effetto frenante analogo a quello determinato dal trafilamento di fluido frenante dalla camera 18 alla camera 14. L’effetto frenante à ̈ infatti determinato dal fluido in pressione presente all’interno della parte di raccordo 2.

Claims (2)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per la chiusura automatica di valvole di controllo in unità di collegamento separabili per tubi flessibili, caratterizzato dal fatto di comprendere, per ogni settore (6-7) della valvola di controllo (5) a monte nella direzione del flusso di fluido, un corpo scorrevole (13) agente su detto settore di valvola (6-7) per provocarne la rotazione di chiusura e apertura, mezzi elastici (17) alloggiati in una prima camera (14) per sollecitare detto corpo scorrevole (13) in una direzione atta a provocare la rotazione di chiusura di detto settore di valvola (6-7), un fluido frenante alloggiato in una seconda camera (18) per frenare lo spostamento di detto corpo scorrevole (13) nella direzione di chiusura di detto settore di valvola (6-7) e mezzi di comunicazione fluidodinamica (19, 20, 21) fra dette camere (14, 18) per consentire il trasferimento controllato di detto fluido frenante dalla seconda camera (18) alla prima camera (14) durante lo spostamento di detto corpo scorrevole (14) nella direzione di chiusura di detto settore di valvola (6-7), detti mezzi di comunicazione fluidodinamica (19, 20, 21) comprendendo un condotto di trafilamento (19) con una parte allargata (20) ed una cartuccia inserita in detta parte allargata (20), detta cartuccia avendo una parte cilindrica (22) ed una parte scanalata (23) dotata di scanalature esterne (24).
  2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta parte scanalata (23) Ã ̈ di lunghezza variabile.
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