ITMI20120695A1 - Valvola di controllo a petali per unita' di collegamento separabili per tubi flessibili. - Google Patents

Valvola di controllo a petali per unita' di collegamento separabili per tubi flessibili. Download PDF

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Description

“Valvola di controllo a petali per unità di collegamento separabili per tubi flessibili†,
La presente invenzione concerne una valvola di controllo a petali per unità di collegamento separabili per tubi di trasferimento di prodotti fluidi, in particolare prodotti petroliferi.
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 valvole di controllo del fluido del tipo a petali, ossia formate da una pluralità di spicchi o settori girevoli che vengono fatti ruotare tra una posizione di apertura in cui i petali sono sostanzialmente paralleli alla direzione di flusso del prodotto petrolifero ed una posizione di chiusura in cui i petali convergono trasversalmente all’asse dell’unità per bloccare quasi completamente il flusso di prodotto. Lo spostamento dalla posizione di apertura alla posizione di chiusura avviene sotto la spinta di mezzi elastici quando, per effetto di una sollecitazione a trazione assiale imposta all’unità di collegamento, viene a cessare l’azione di trattenuta esercitata, per esempio, da un manicotto interno sfilabile assialmente. Freni fluidodinamici rallentano opportunamente la velocità di chiusura della valvola a monte per evitare che l’azione combinata dei mezzi elastici e del fluido in pressione determini una pressione eccessiva, chiamata “colpo d’ariete†, che può avere effetti distruttivi sulla valvola di controllo e sulla stessa unità di collegamento. Una valvola di controllo a petali à ̈ descritta ad esempio nelle domande di brevetto italiano n. MI2010A002247 e n. MI2010A002248, depositate in data 06/12/2010.
Nelle valvole del tipo suddetto esiste il problema deH’impemiamento dei petali, che deve essere preciso, affidabile e accessibile dall’esterno dell’unità di collegamento per la registrazione e l’eventuale sostituzione dei perni utilizzati.
In vista di ciò, scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare una valvola di controllo a petali per unità di collegamento separabili per tubi di trasferimento di prodotti fluidi che presenti un efficace sistema di impemiamento dei petali girevoli.
In accordo con l’invenzione tale scopo à ̈ raggiunto mediante l’uso di perni sferici interposti tra petali lateralmente adiacenti e dotati di un collo di posizionamento filettato inserito e avvitato in un rispettivo foro radiale del corpo dell’unità di collegamento.
Un tappo di bloccaggio a sua volta avvitato in detto foro radiale e attestato a tenuta contro detto collo del perno sferico mantiene il perno sferico in posizione idonea per consentire un corretto e preciso impemiamento tra i due petali adiacenti ed impedire che il perno moti e si sposti dalla posizione settata.
Le caratteristiche della presente invenzione saranno rese maggiormente evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una sua forma di realizzazione pratica mostrata a titolo di esempio non limitativo negli uniti disegni, in cui:
le figure 1 e 2 mostrano, rispettivamente in vista laterale e in sezione assiale secondo la linea II-II di figura 1, un’unità di collegamento per tubi flessibili con valvole di controllo a petali realizzate in accordo con la presente invenzione;
la figura 3 mostra in sezione assiale la stessa unità di collegamento in fase di separazione in due parti con le valvole di controllo già chiuse;
la figura 4 mostra l’unità di collegamento in sezione trasversale secondo la linea IV -IV di figura 3;
la figura 5 mostra esemplificativamente in vista prospettica uno dei petali di dimensioni minori della valvola di controllo che si trova a monte nella direzione di flusso del prodotto petrolifero;
la figura 6 mostra lo stesso petalo visto in pianta;
la figura 7 mostra lo stesso petalo in sezione secondo la linea VII-VII di figura 6; la figura 8 mostra lo stesso petalo in vista laterale;
la figura 9 mostra esemplificativamente in vista prospettica uno dei petali di dimensioni maggiori della valvola di controllo che si trova a monte nella direzione di flusso del prodotto petrolifero;
la figura 10 mostra lo stesso petalo di figura 9 visto in pianta;
la figura 11 mostra lo stesso petalo di figura 9 in vista laterale;
le figure 12 e 13 mostrano in vista parzialmente sezionata le sedi di accoglimento dei perni sferici di cui sono dotati i petali delle figure 5-8 e 9-11;
la figura 14 mostra come un petalo di dimensioni minori si sovrapponga ad un petalo di dimensioni maggiori nella posizione di chiusura della valvola a cui detti petali appartengono;
la figura 15 mostra l’unità di collegamento in una sezione trasversale passante per i punti di impemiamento dei petali secondo la linea XV-XV di figura 1;
la figura 16 mostra un dettaglio ingrandito di uno dei punti di impemiamento mostrati in figura 15.
In figura 1 à ̈ visibile 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 (da destra a sinistra in figura 2).
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 settaggio) si rompono rendendo possibile la separazione delle due parti.
All’intemo dell’unità di collegamento à ̈ disposto un manicotto cilindrico scorrevole 4 (fig. 2), 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, rispettivamente situate a monte e a valle nella direzione di flusso del prodotto petrolifero.
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.
Ciascuna valvola 5-5’ à ̈ composta da due serie di petali o spicchi 6-7 e 6’-7’ di diversa forma e diverse dimensioni, che si alternano circonferenzialmente e sono ruotabili attorno a rispettivi assi tra la posizione di apertura di figura 2 e quella di chiusura delle figure 3 e 4.
Le figure 5-14 mostrano in dettagli la forma e la funzionalità dei petali 6 e 7 della valvola di controllo a monte 5, realizzati in accordo con la presente invenzione. Del tutto analoga à ̈ la forma dei petali 6’ e 7’ della valvola a valle 5’.
Un petalo 7 di dimensioni maggiori à ̈ mostrato nelle figure 9-13, dove à ̈ visto formato da un corpo approssimativamente triangolare 51 che à ̈ munito di un’estremità a V 31, i cui lati 32 sono destinati ad attestarsi a stretta tenuta di fluido contro i corrispondenti lati di altri petali 7 vicini ad essi. Il petalo 7 ha fianchi laterali 33 con estremità arcuata 34, che prevedono un gradino 35 su cui va ad appoggiarsi, a valvola 5 chiusa, un fianco di un petalo 6 di dimensioni minori interposto tra due petali 7 di dimensioni maggiori. Due risalti obliqui 53 sono sovrapposti e solidali (o vincolati in punti di fissaggio 54 e 55) alla superficie a monte 56 del corpo 51, che a valvola chiusa fronteggia il flusso del prodotto petrolifero. Il petalo 7 prevede anche sedi di impemiamento parzialmente sferiche 61 (meglio mostrate in figura 13) ed un tallone di comando 62.
Un petalo 6 di dimensioni minori à ̈ mostrato a sua volta nelle figure 5-8, dove à ̈ visto formato da un corpo approssimativamente triangolare 52 che à ̈ munito di un’estremità arrotondata 36 con gradino 37 (fig. 8), che a valvola 5 chiusa va ad impegnarsi a tenuta con le estremità arcuate 34 di due petali 7 adiacenti, e di fianchi diritti 38 che a valvola 5 chiusa vanno ad impegnarsi a tenuta con i fianchi laterali 33 dei due petali 7 adiacenti. Alla superficie a monte 57 del corpo 52, che a valvola chiusa fronteggia il flusso del prodotto petrolifero, sono sovrapposte e vincolate in punti di fissaggio 58 due alette 59, che sporgono lateralmente dai fianchi 38 e sono munite di cavità arcuate 60 atte ad accogliere, a valvola chiusa, corrispondenti risalti 53 degli adiacenti petali 7, come meglio descritto più avanti. Il petalo 6 prevede anche sedi di impemiamento parzialmente sferiche 63 (meglio mostrate in figura 12) ed un tallone di comando 64.
I petali 7 e 6 sono girevoli attorno a rispettivi assi ed imperniati tr a loro per mezzo di perni sferici 70, mostrati nelle figure 14, 15 e 16, che sono girevolmente alloggiati nelle sedi parzialmente sferiche 61 e 63 dei suddetti petali. Ogni perno sferico 70 à ̈ munito di un collo di posizionamento filettato 71 (fig. 16) che à ̈ inserito e avvitato in un rispettivo foro radiale 72 del corpo dell’unità di collegamento. Un tappo di bloccaggio 73 à ̈ avvitato nello stesso foro 72 ed agisce sul collo 71 per tenere in giusta posizione il perno sferico 70. Una guarnizione 75 à ̈ interposta tra le superimi laterali dal tappo 73 e del foro 72 per evitare perdite di fluido attraverso i punti di impemiamento.
Analoghi perni sferici 70 con collo 71 e tappo di bloccaggio 73 sono previsti per i petali della valvola di controllo 5’, come mostrato nelle figure 2 e 3.
Le figure 4 e 14 mostrano la configurazione di chiusura dei petali 7 e 6 della valvola di controllo 5. Del tutto analoga à ̈ quella dei petali 7’e 6’ della valvola 5’.
II movimento dei singoli petali 7 e 6 dalla posizione di apertura alla posizione di chiusura à ̈ comandato da un dispositivo di chiusura automatica 9 del tipo descritto nella domanda di brevetto italiano n. MI2010A002248, depositata in data 06/12/2010, che agisce sui talloni 62 e 64 sotto la spinta di molle elicoidali 17 quando il manicotto 4, secondo le modalità spiegate nella domanda di brevetto italiano MI2009A002146, si sfila assialmente daH’intemo della valvola 5 facendo cessare la sua azione di trattenuta dei petali girevoli 6 e 7 della valvola stessa
Il movimento di chiusura dei petali 7 e 6 à ̈ frenato dal trafilamento controllato di un fluido frenante di tipo viscoso da camere 18 di alloggiamento del fluido stesso alle camere 14 di alloggiamento delle molle 17 attraverso condotti di trafilamento 19 in cui sono inserite cartucce 21 di regolazione della velocità di flusso, che hanno una scanalatura esterna elicoidale
Tramite cartucce 21 differentemente scanalate la velocità di trafilamento del fluido frenante à ̈ regolata in modo da determinare differenti velocità di rotazione, e quindi di chiusura, dei singoli petali della valvola 5. Più precisamente, la velocità di chiusura dei petali 7 di dimensioni maggiori à ̈ fissata in modo da risultare maggiore di quella dei petali 6 di dimensioni minori, che conseguentemente vengono a sovrapporsi ed appoggiarsi parzialmente sui bordi dei petali 7 adiacenti, realizzando la configurazione di chiusura di figura 4. Ciò consente di ottenere una chiusura che limita al massimo la fuoriuscita di prodotto durante la chiusura della valvola di controllo 5, limitando il picco di pressione generato dal colpo d’ariete del prodotto petrolifero a livelli accettabili.
Le alette 59 dei petali 6 di dimensioni minori evitano eventuali chiusure anticipate dei petali 7 di dimensioni maggiori ed accogliendo nelle loro cavità 60 i risalti 53 dei petali 7 consentono un preciso posizionamento dei petali in posizione di chiusura a tenuta, come rilevabile dalla figura 14.
I petali 6’ -7’ della valvola di controllo 5’ a valle nella direzione di flusso del fluidi sono analogamente dotati di alette e risalti simili alle alette 59 e ai risalti 53 dei petali 6-7 e sono a loto volta dotati di dispositivi di chiusura automatica, descritti nella domanda di brevetto n. MI2010A002248, che attraverso molle opportune agiscono su talloni dei petali 6’ e 7’ per determinare la rotazione e quindi la chiusura automatica dei petali 6’ e 7’ al momento dello sfilamento del manicotto 4 (fig. 3). L’effetto frenante à ̈ determinato in questo caso dal fluido in pressione presente all’ interno della parte di raccordo 2.
Per le unità aventi flusso di fluido monodirezionale la valvola a valle può quindi non essere dotata di sistema frenante, ma soltanto del dispositivo di chiusura automatica spinto da una molla.

Claims (5)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola di controllo (5, 5’) per unità di collegamento per tubi flessibili, comprendente una pluralità di petali (spicchi o settori) (6, 7; 6’, 7’) girevoli tra una posizione di completa apertura ad una posizione di completa chiusura, caratterizzata dal fatto che detti petali (6, 7; 6’, 7’) sono girevoli attorno ad assi di imperniamento definiti da perni sferici (70) interposti tra petali lateralmente adiacenti e dotati di un collo di posizionamento filettato (71) inserito e avvitato in un rispettivo foro radiale (72) del corpo (1, 2) dell’unità di collegamento.
  2. 2. Valvola di controllo secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che un tappo di bloccaggio (73) à ̈ avvitato in detto foro radiale (72) e attestato a tenuta contro detto collo (71) del perno sferico (70) per mantenere detto perno sferico (70) in posizione idonea per consentire un corretto e preciso imperniamento tra i due petali adiacenti (6, 7; 6’, 7’).
  3. 3. Valvola di controllo secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto di comprendere una guarnizione di tenuta (75) inserita tra detto tappo di bloccaggio (73) e detto foro radiale (72).
  4. 4. Valvola di controllo secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detti petali (6, 7; 6’, 7’) sono muniti di sedi parzialmente sferiche (61, 63) per Γ alloggiamento di detti perni sferici (70).
  5. 5. Valvola di controllo secondo ima qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che i petali (7, 7’) di dimensioni maggiori hanno un’estremità a V (31), i cui lati (32) sono destinati ad attestarsi a stretta tenuta di fluido contro i corrispondenti lati di altri petali (7, 7’) di dimensioni maggiori vicini ad essi, ed hanno inoltre fianchi laterali (33) con estremità arcuata (34), che prevedono un gradino (35) su cui va ad appoggiarsi, a valvola (5, 5’) chiusa, un fianco di un petalo (6, 6’) di dimensioni minori interposto tra due petali (7, 7’) di dimensioni maggiori, e che i petali (6, 6’) di dimensioni minori hanno un’estremità arrotondata (36) con gradino (37), che a valvola (5, 5’) chiusa va ad impegnarsi a tenuta con le estremità arcuate (34) di due petali (7, 7’) adiacenti, e fianchi diritti (38) su cui prosegue il gradino (37), che a valvola (5, 5’) chiusa vanno ad impegnarsi a tenuta con i fianchi laterali (33) dei due petali (7, 7’) adiacenti.
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