PT2847498T - Válvula de controlo de pétalas com anel de vedação para unidades de conexão separáveis para mangueiras flexíveis - Google Patents

Description

DESCRICAO "VALVULA DE CONTROLO DE PETALAS COM ANEL DE VEDAQAO PARA UNIDADES DE CONEXAO SEPARAVEIS PARA MANGUEIRAS FLEXIVEIS" A presente invengao relaciona-se com a valvula de controlo de petalas para unidades de conexao separaveis para mangueiras para transferencia de produtos fluidos, em particular produtos petrol!feros. E conhecido que a transferencia maritima de produtos petroliferos de instalagoes petroquimicas, de plataformas, entre petroleiros, de petroleiros para instalagoes terrestres e vice-versa e realizada atraves de mangueiras flexiveis e unidades de conexao que consistem em duas partes separadas, cada uma munida da respetiva valvula de controlo que fecha automaticamente aquando da separagao, para limitar o derramamento do produto no mar, com consequentemente menos poluigao desta. Estas unidades de conexao estao localizadas na parte da mangueira flexivel posicionada dentro de agua, tendo como objetivo principal proteger a mangueira, e em geral a linha de conexao, na eventualidade de situagoes anormais que originem urn arrastamento excessivo da mangueira ou pressao excessiva na linha. Situagoes anomalas similares serao: afastamento e deriva de petroleiros ou instalagdes petroliferas (FPSO), esticando geralmente assim a mangueira flexivel, mar agitado causando tragao na mangueira para alem dos limites, colisao de embarcagao com a mangueira e subsequente arrastamento desta, criando cargas excessivas nesta, fecho rapido de uma valvula a jusante do fluxo ou qualquer outro motivo que cause carga axial excessiva e/ou aumento de pressao.

As unidades de conexao atualmente disponiveis sao feitas de tal modo que as valvulas de controlo sao automaticamente fechadas apos a separagao das duas partes da unidade de conexao, i.e. sem que haja controlo por parte de um operador nas situagoes acima referidas.

Sao igualmente conhecidas valvulas de controlo de fluidos de tipo petala, i.e. que consistem numa pluralidade de segmentos giratorios ou setores, que giram entre uma posigao de abertura, na qual as petalas sao substancialmente paralelas a diregao do fluxo do produto petrolifero, e uma posigao de fecho na qual as petalas convergem transversalmente para o eixo da unidade para bloquear o fluxo do produto. 0 movimento da posigao de abertura para a posigao de fecho ocorre sob a influencia de meios elasticos quando a agao retentora exercida, por exemplo por uma manga interior axialmente amovivel, cessa devido a tensao de tragao axial imposta a unidade de conexao. Travoes dinamicos de fluido abrandam adequadamente a velocidade de fecho da valvula a montante para evitar pressao excessiva, conhecida como golpe de ariete, determinada pela agao combinada dos meios elasticos e do fluido pressurizado, que pode ter efeitos destrutivos na valvula de controlo e na propria unidade de conexao.

Uma valvula de controlo de petalas especifica e descrita no pedido de patente Italiana MI2010A002248, depositado em 6 de dezembro de 2010, e compreende petalas giratorias (ou segmentos ou setores) de diferentes formatos e dimensdes que alternam emparelhadas ao longo da circunferencia da unidade de conexao, e que quando usadas na valvula de controlo a montante na diregao do fluxo do fluido, sao controladas de tal modo que os setores menores fecham mais vagarosamente que os maiores.

Deste modo, o golpe de ariete e os efeitos nocivos correspondentes para as instalagbes podem ser evitados durante o processo de fecho, atraves da selegao apropriada do formato e das dimensoes das petalas, e pelo ajuste adequado dos travoes dinamicos de fluido.

De maneira a obter um fecho perfeitamente estanque de semelhante valvula de controlo, as pontas das petalas tern de se aproximar gradualmente durante o passo de fecho para atingir a condigao de convergencia total das pontas que impede a fuga do produto fluido entre uma e outra ponta.

Para este efeito, como descrito no pedido de patente acima citado, as petalas de maiores dimensdes possuem um formato substancialmente triangular com uma extremidade em forma de V, cujos lados se destinam a apoiar-se de forma estanque nos lados correspondentes das extremidades em forma de V de petalas adjacentes de maiores dimensoes, e possuem igualmente lados direitos com uma parte curva munida de uma saliencia curva lateralmente protuberante. As petalas de menores dimensoes tern por seu lado um formato substancialmente triangular com uma extremidade arredondada que se sobrepoe a referida saliencia curva das petalas adjacentes de maiores dimensoes quando a valvula esta fechada, e que se liga lateralmente de modo firme a referida parte curva das petalas adjacentes de maiores dimensoes, e lados direitos que se ligam de modo firme aos lados direitos das petalas adjacentes de maiores dimensbes quando a valvula esta fechada.

Apesar do cuidado dedicado a modelagem dos dois tipos de petalas, concluiu-se ser muito dificil obter uma jungao perfeita e estanque das pontas das petalas adjacentes.

Consequentemente, o objetivo da presente invengao e fornecer um dispositivo capaz de assegurar jungao perfeita e estanque entre uma petala e a seguinte, quando a valvula esta fechada.

De acordo com a invengao, este objetivo foi atingido atraves da formagao, nos lados e na extremidade arredondada das petalas de menores dimensdes, de uma cavidade continua com um encaixe transversal e uma entrada de pequenas dimensoes nos quais um anel de vedagao com uma secgao transversal substancialmente circular e extremidades fixadas de modo amovivel as extremidades distantes dos lados esta alojado e retido.

Os pontos de fixagao das extremidades do anel de vedagao sao preferencialmente dispostos perto dos pontos de rotagao da petala de tal modo que possam colaborar com os aneis de vedagao previstos no corpo da unidade de conexao para assegurar igualmente uma selagem que evite possiveis fugas laterals de produto do interior para o exterior da unidade de conexao. A cavidade que alberga o anel de vedagao estende-se ao longo de uma superficie inclinada de uma petala que esta em contacto com uma superficie inclinada coadjuvante na petala adj acente.

Assim, o movimento de aproximagao das pontas laterals das petalas durante o passo de fecho determina um impulso muito mais elevado do anel de vedagao em diregao ao interior da cavidade, do que o impulso que fecha as petalas, para obter maior seguranga de retengao e eficacia operativa do anel de vedagao, requerendo por conseguinte uma mola com carga inferior, que e consequentemente menor.

As caracteristicas da presente invengao tornar-se-ao mais evidentes atraves da seguinte descrigao detalhada de uma forma de realizagao da mesma, ilustrada por intermedio de exemplos nao limitativos nos desenhos associados, nos quais:

Figuras 1 e 2, respetivamente, ilustram uma vista lateral e uma vista de uma secgao axial, obtida ao longo da linha II-II da figura 1, da unidade de conexao para mangueiras flexiveis com valvulas de controlo de petalas, de acordo com a presente invengao;

Figura 3 mostra uma vista de secgao axial da mesma unidade de conexao durante urn processo de separagao em duas etapas com as valvulas de controlo ja fechadas;

Figura 4 ilustra uma vista de secgao da unidade de conexao obtida ao longo da linha IV-IV da figura 3;

Figura 5 mostra, a titulo de exemplo, uma vista em perspetiva de uma das petalas de menores dimensoes de uma valvula de controlo que se encontra a montante na diregao do fluxo do produto fluido;

Figura 6 ilustra uma perspetiva plana da mesma petala;

Figura 7 ilustra uma vista de secgao da mesma petala obtida ao longo da linha VII-VII da figura 6;

Figura 8 mostra uma vista lateral da mesma petala;

Figura 9 mostra, a titulo de exemplo, uma vista em perspetiva de uma das petalas de maiores dimensoes de uma valvula de controlo que se encontra a montante na diregao do fluxo do produto petrolifero;

Figura 10 mostra uma perspetiva plana da mesma petala da figura 9;

Figura 11 ilustra uma vista lateral da mesma petala da figura 9;

Figuras 12-13 mostram uma vista parcialmente seccionada dos assentos de revestimento dos pinos esfericos com os quais as petalas das figuras 5-8 e 9-11 estao equipadas;

Figura 14 mostra como uma petala de menores dimensoes se sobrepoe a uma petala de maiores dimensbes na posigao de fecho de uma valvula a qual as referidas petalas pertencem;

Figura 15 ilustra uma vista transversal da unidade de conexao atraves dos pontos de rotagao das petalas de acordo com a linha XV-XV da figura 1;

Figura 16 mostra um pormenor ampliado de um dos pontos de rotagao ilustrados na figura 15;

Figuras 17-23 ilustram pormenores relacionados com o posicionamento e operagao do anel de vedagao com o qual as petalas de menores dimensoes estao equipadas.

Figura 1 mostra uma unidade de conexao para mangueiras flexiveis, que compreende duas partes ou corpos separaveis de valvula 1 e 2, a montante e a jusante na diregao do fluxo do produto fluido transportado indicado pela seta F da figura 2, respetivamente.

As duas partes 1 e 2 sao ligadas por parafusos de expansao 3, que se partem em caso de forte esforgo de tragao (igual ou superior a carga definida) , permitindo assim separar as duas partes.

Disposta dentro da unidade de conexao encontra-se uma manga deslizante cilindrica 4 (fig. 2), manga esta que e amovivel de modo automatico e axial da unidade de conexao quando as duas partes da unidade sao separadas. A manga cilindrica 4 mantem a posigao normalmente aberta das duas valvulas giratorias de setor 5-5' localizadas a montante e a jusante na diregao do fluxo do produto petrolifero, respetivamente.

As funcionalidades e modos operativos da manga 4 estao descritos, por exemplo, no pedido de patente Italiana MI2009A002146 depositado em 4 de dezembro de 2009 pelo Requerente.

Cada valvula 5-5' e composta de duas series de petalas ou segmentos 6-7 e 6'-1' de diferentes formatos e dimensoes, que alternam circunferencialmente e sao giratorias em torno dos respetivos eixos 8-8' entre a posigao de abertura na figura 2 e a posigao de fecho nas figuras 3 e 4.

Figuras 5-14 ilustram pormenorizadamente, novamente a titulo de exemplo, o formato e fungao das petalas 6 e 7 de uma valvula de controlo a montante 5, fabricada de acordo com a presente invengao. Isto aplica-se igualmente as petalas 6' e 7' da valvula de controlo a jusante 5'.

Uma petala 7 de maiores dimensoes e mostrada nas figuras 9-13, onde se visualiza ser composta por urn corpo aproximadamente triangular 51 que e munido de uma extremidade em forma de V 31, os lados 32 da qual se destinam a apoiar-se de forma estanque nos lados correspondentes das outras petalas adjacentes 7. A petala 7 possui lados 33 com uma extremidade curva 34, da qual se estende uma saliencia curva 35, na qual urn lado de uma petala 6 de menores dimensoes interposto entre duas petalas 7 de maiores dimensoes se apoia quando a valvula esta fechada. Duas projegoes obliquas 53 sobrepoem-se e fazem parte (ou estao retidas nos pontos de fixagao 54 e 55) da superficie a montante 56 do corpo 51 que se opoe ao fluxo do produto petrolifero quando a valvula esta fechada. A petala 7 inclui igualmente pontos de rotagao parcialmente esfericos 61 (mostrados em maior detalhe na figura 13) e urn ponto central de controlo 62.

Por sua vez, a petala 6 de menores dimensoes e mostrada nas figuras 5-8, onde e ilustrada consistindo num corpo aproximadamente triangular 52 munido de uma extremidade arredondada 36 com saliencia 37 (fig. 8) , que se liga de modo firme as partes curvas 34 das duas petalas adjacentes 7 quando a valvula 5 esta fechada, e com lados direitos 38 que se ligam firmemente aos lados 33 das duas petalas adjacentes 7 quando a valvula 5 esta fechada. Dois estabilizadores 59, lateralmente protuberantes relativamente aos lados 38, munidos de reentrancias curvas 60 adaptadas para albergar, quando a valvula esta fechada, as projegoes correspondentes 53 das petalas adjacentes 7 (conforme mostrado em maior detalhe abaixo), sobrepoem-se e sao limitados pelos pontos de fixagao 58 da superficie a montante 57 do corpo 52. A petala 6 inclui igualmente pontos de rotagao parcialmente esfericos 63 (mostrados em maior detalhe na figura 12) e um ponto central de controlo 64 . A petala 6 possui uma cavidade 80 que se estende continuamente ao longo da extremidade arredondada 36 e dos lados direitos 38 do corpo de uma petala (figuras 5, 6 e 8) e, como ilustrado no pormenor ampliado da figura 17, tern um encaixe transversal com uma entrada pequena 81. Um anel de vedagao 82 (tipicamente uma junta torica de secgao circular) e alojado e retido no interior da cavidade 80, as extremidades do anel de vedagao sendo fixadas as extremidades distantes dos lados da petala 38, perto dos assentos giratorios 63, por meio de placas de bloqueio 83 que possuem um rebite serrilhado lateralmente protuberante 84 sobreposto a extremidade do anel de vedagao 82 e pressionando o rebite por intermedio de um parafuso 85. Os detalhes de um ponto de fixagao de uma extremidade do anel de vedagao 82 e de uma placa 83 sao mostrados nas figuras 18-21. A figura 22 por sua vez mostra que a entrada para a cavidade 80 e obtida num piano inclinado do lado 38 da petala 6, que encaixa com um piano inclinado correspondente do lado 33 da petala adj acente 7 quando a valvula esta fechada. Isto determina, imediatamente antes da conclusao do movimento de fecho e tambem quando a valvula esta fechada, um impulso transversal da petala 7 no anel de vedagao 82 que contribui para pressionar e manter o anel de vedagao 82 dentro da cavidade, para maior seguranga de retengao e eficacia operativa do anel de vedagao.

Por fim, a figura 23 evidencia que a extremidade do anel de vedagao 82 colabora com um anel de vedagao 86 (tipicamente uma junta torica de borracha) previsto no corpo da unidade de conexao para evitar a fuga de produto do interior para o exterior da unidade de conexao.

De forma similar, as petalas 6' da valvula de controlo 5', inteiramente identicas as petalas 6 da valvula 5, incluem igualmente uma cavidade e um anel de vedagao como os descritos e indicados pelos niimeros 80 e 82 para as petalas 6 da valvula de controlo 5, e por conseguinte cremos nao ser necessario repetir a descrigao.

As petalas 7 e 6 podem girar em tornos dos seus respetivos eixos e articuladas entre si por intermedio de pinos esfericos 70, ilustrados nas figuras 14, 15 e 16, que sao alojados de forma rotativa nos assentos parcialmente esfericos 61 e 63 das petalas acima mencionadas. Cada pino esferico 70 e munido de um gargalo rosqueado de posicionamento 71 (fig. 16) que e inserido e enroscado num orificio radial respetivo 72 do corpo da unidade de conexao. Uma tampa de bloqueio 73 e enroscada no mesmo orificio e age no gargalo 71 para manter o pino esferico 70 na posigao correta. Um anel de vedagao 75 e interposto entre as superficies laterals da tampa 73 e do orificio 72 para evitar fugas de fluido atraves dos pontos de rotagao.

Pinos esfericos 70 similares com gargalo 71 e tampa de bloqueio 73 estao previstos para as petalas da valvula de controlo 5', como mostrado nas figuras 2 e 3.

Figuras 4 e 14 mostram a configuragao de fecho das petalas 7 e 6 da valvula de controlo 5. 0 mesmo se aplica a valvula 5' . 0 movimento das petalas linicas 7 e 6 da posigao de abertura para a posigao de fecho e controlado por urn dispositivo de fecho automatico 9 do tipo descrito no pedido de patente Italiana MI2010A002248, depositado em 6 de dezembro de 2010, que age nos pontos centrais 62 e 64 sob a influencia de molas helicoidais 17 quando a manga 4, de acordo com os metodos explicados na patente Italiana MI2009A002146, e removida axialmente de dentro da valvula 5, terminando assim a agao de retengao das petalas giratorias 6 e 7 da propria valvula. 0 movimento de fecho das petalas 7 e 6 da valvula 5 e travado pela fuga controlada de urn liquido de travagem de tipo viscoso das camaras de alojamento 18 do proprio fluido para as camaras de alojamento 14 das molas 17 atraves de tubos de fuga 19 nos quais estao inseridos cartuchos de ajustamento de velocidade de fluxo 21 com uma ranhura helicoidal. A velocidade de fuga do liquido de travagem e ajustada por intermedio de cartuchos diferentemente estriados 21, de forma a determinar velocidades de rotagao e consequentemente de fecho diferentes, das petalas dnicas da valvula 5. Mais especificamente, a velocidade de fecho das petalas 7 de maiores dimensoes e definida de maneira a ser mais veloz que a das petalas 6 de menores dimensdes, as quais consequentemente se sobrepoem e apoiam parcialmente sobre as pontas das petalas adjacentes 7, atingindo assim a configuragao de fecho da figura 4. Isto permite obter urn fecho que limita ao maximo a libertagao de produto aquando do fecho da valvula de controlo 5, limitando assim o pico de pressao gerado pelo golpe de ariete do produto petrolifero a niveis aceitaveis.

Os estabilizadores 59 das petalas 6 de menores dimensdes evitam qualquer fecho precoce das petalas 7 de maiores dimensdes, e quando albergam as saliencias 53 das petalas 7 nas suas reentrancias 60, permitem urn posicionamento preciso das petalas na posigao de fecho firme, como ilustrado na figura 14.

As petalas 6'-1' da valvula de controlo a jusante 5' na diregao do fluxo do produto fluido sao por seu lado equipadas de dispositivos de fecho automatico, descritos no pedido de patente MI2010A002248, os quais, por intermedio de molas adequadas agem sobre as petalas 6' el' para determinar a rotagao, e consequentemente o fecho automatico das petalas 6' e 1' quando a manga 4 e retirada (fig. 3). 0 efeito de travamento e aqui determinado pelo fluido pressurizado no interior da jungao 2.

Para unidades que tenham urn fluxo unidirecional, a valvula a jusante pode assim nao ser munida de urn dispositivo de travagem e apenas do dispositivo de fecho automatico inclinado por uma mola.

Por fim, os aneis de vedagao 82 asseguram uma selagem precisa e duradoura entre uma petala e outra e entre o interior e o exterior da unidade de conexao para a valvula 5 e para a valvula 5' .

Claims (5)

REIVINDICACOES

1. Uma valvula de controlo (5 e 5') para unidades de conexao para mangueiras flexiveis, compreendendo uma pluralidade de petalas (segmentos ou setores) (6 e 7; 6' e 7') giratorias entre uma posigao de abertura total e uma posigao de fecho total, em que estas petalas giratorias (6 e 7; 6' el') de formato e dimensao diferentes alternam em pares ao longo da circunferencia da unidade de conexao, e em que estas petalas de menores dimensoes (6 e 6') possuem urn formato substancialmente triangular com lados direitos (38) e uma extremidade arredondada (36), que se apoia de forma estanque contra os lados direitos correspondentes (33) e partes curvas (34) das petalas de maiores dimensoes quando a valvula esta fechada, caracterizada por os referidos lados (38) e a referida extremidade curva (36) das petalas de menores dimensdes (6 e 6') possuirem uma cavidade continua (80) com urn encaixe transversal e uma pequena entrada lateral (81), na qual urn anel de vedagao (82) com uma secgao transversal substancialmente circular e extremidades fixadas de forma amovivel as extremidades distantes dos referidos lados (38) esta alojado e retido.

2. A valvula de controlo de acordo com a reivindicagao 1, caracterizada por pontos de fixagao das extremidades do anel de vedagao (82) dispostos perto dos pontos de rotagao (63) da petala (6 e 6') de tal modo que possam colaborar com urn anel de vedagao (86) previsto em cada corpo da unidade de conexao para assegurar igualmente uma selagem que evite possiveis fugas laterals de produto do interior para o exterior da unidade de conexao.

3. A valvula de controlo de acordo com a reivindicagao 1 ou 2, caracterizada por a referida cavidade (80) que aloja o anel de vedagao (82) se estender ao longo de uma superficie inclinada de uma petala (6 e 6') que esta em contacto com uma superficie inclinada coadjuvante na petala adjacente (7 e 7' ) .

4. A valvula de controlo de acordo com qualquer uma das reivindicagoes 1 a 3, caracterizada por as extremidades do referido anel de vedagao (82) serem retidas pela compressao entre a superficie (57) de uma petala e urn rebite serrilhado (84) de uma placa de bloqueio (83) mantido em pressao por urn parafuso de fixagao (85).

5. A valvula de controlo de acordo com qualquer uma das reivindicagoes anteriores, caracterizada por as petalas (7; 7') de maiores dimensoes terem urn formato substancialmente triangular com uma extremidade em forma de V (31), cujos lados se destinam a apoiar de forma estanque os lados correspondentes das extremidades em forma de V (31) das petalas adjacentes (7 e T) de maiores dimensoes, e igualmente possuirem lados direitos (33) com uma parte curva (34) munida de uma saliencia curva lateralmente protuberante (35), e as petalas (6 e 6') de menores dimensoes possuirem por seu lado urn formato substancialmente triangular com uma extremidade arredondada (36) que se sobrepoe a referida saliencia curva (35) das petalas adjacentes (7 e 7') de maiores dimensoes quando a valvula esta fechada, e se liga lateralmente de modo firme a referida parte curva (34) das petalas adjacentes (7 e 1') de maiores dimensoes, e lados direitos (38) que se ligam de modo firme aos lados direitos (33) das petalas adjacentes de maiores dimensdes (7 e 7') quando a valvula esta fechada.