"VÁLVULA, ACOPLADOR SUBMARINO E GATILHO DE VÁLVULA" Campo da invenção [001] Esta invenção é relativa a válvulas de gatilho e é imaginada de maneira particular não necessariamente preocupada de forma exclusiva com válvulas de gatilho que são empregadas em acoplamentos para linhas de fluido de alta pressão, como linhas hidráulicas e, mais particularmente, a válvulas de gatilho empregadas em acopladores submarinos.
Fundamento da invenção [002] No contexto de acopladores submarinos é comum fornecer uma válvula de gatilho em cada par de acopladores correspondentes. Tipicamente, um acoplador de um par é montado usualmente em um sistema de tais acopladores, em equipamento submarino tal como um módulo de controle submarino, e o ou cada acoplador é conectado a diversos dispositivos operados hidraulicamente ou por outros fluidos no módulo. 0 outro acoplador do par que pode ser montado em um sistema de tais acopladores é conectado a alguma fonte de alta pressão de fluido de operação. Quando os acopladores de um par são correspondidos, as válvulas de gatilho nele são comprimidas para permitir que fluido sob pressão passe entre os acopladores. É conhecido para os acopladores serem auto vedantes, por exemplo, fornecendo uma solicitação por mola, ou outro dispositivo, que irá fechar de forma automática a válvula de gatilho quando os acopladores são desengatados. Normalmente os acoplamentos têm uma vedação intermediária que pode ser um anel "C" metálico ou um anel metálico cônico, ou um anel-0 elastomérico, ou uma combinação de tais vedações [003] Projetos de tais acopladores levam em consideração uma necessidade de impedir ingresso de fluido externo, tal como a água do mar, quando o gatilho a principal é levantado para longe de seu assento, usualmente contra a força de uma mola. É ainda desejável, especialmente quando uma multiplicidade de acopladores devem ser engatados com os acopladores dos respectivos pares ao mesmo tempo, evitar força excessiva ao engatar os acoplamentos. Além disto, especialmente para acoplamentos auto vedantes, pode acontecer que uma vez que as válvulas vedam contra seus respectivos assentos e os acopladores têm vedações intermediárias, a separação dos acopladores é inibida por aspiração de vácuo.
[004] Um outro problema para o qual a presente invenção é particularmente orientada, é aquele que surge devido a um aprisionamento dentro do equipamento, de fluido que foi suprido sob alta pressão através do acoplamento. Se por alguma razão o equipamento deve ser mantido ou recuperado, a presença de fluido aprisionado sob alta pressão é potencialmente muito perigosa.
[005] É conhecido aliviar este perigo rasgando um sulco na superfície de uma válvula de gatilho, de modo tal que, com efeito, existe um canal permanente entre o gatilho e o assento de válvula. Embora isto permita que a pressão hidráulica se dissipe em virtude de vazamento através do canal quando a válvula de gatilho está fechada e os acopladores foram desengatados, uma vez que a pressão interna caia abaixo daquela da água do mar circundante, o canal irá permitir o ingresso de água do mar provavelmente em sério detrimento da válvula e de qualquer equipamento ao qual ela esteja conectada.
[006] Consequentemente, o objetivo da invenção é fornecer um gatilho melhorado e, portanto uma válvula melhorada, particularmente para um acoplador submarino.
Sumário da invenção [007] A invenção fornece uma válvula que compreende um gatilho e uma passagem que inclui um assento de válvula para o gatilho; o gatilho compreendendo um corpo que é engatável com o assento de válvula para fechar a passagem, e uma cabeça que é móvel para longe do corpo contra uma solicitação de restauração, o corpo incluindo um canal para comunicar pressão de fluido para uma região entre a cabeça e o corpo, pelo que, a cabeça pode ser movida para longe do corpo enquanto o corpo está em engate com o assento de válvula.
[008] 0 corpo do gatilho preferivelmente define um assento reverso no qual a cabeça se ajusta. O assento reverso pode ser cônico em forma e a cabeça pode ser formada para complementar a forma do assento reverso.
[009] A cabeça preferivelmente inclui uma parte voltada para trás que se estende através do corpo. Uma mola de compressão pode ser colocada entre a parte voltada para trás da cabeça e o corpo, para fornecer a solicitação.
[0010] A válvula é preferivelmente uma válvula auto vedante que inclui dispositivo para impulsionar o gatilho contra o assento de válvula. Este dispositivo pode compreender uma mola entregue uma referência definida entre a passagem e o corpo do gatilho. A cabeça pode ter um nariz que é compressivel para mover o gatilho para longe do assento de válvula.
[0011] Em uma forma preferencial da invenção, o assento de válvula é cônico e o corpo do gatilho que tem uma superfície afilada complementar ao assento de válvula cônico. O assento de válvula separa a passagem de uma câmara que é adaptada para receber o fluido sob pressão.
[0012] A invenção também fornece um acoplador submarino que tem uma câmara interna, uma passagem para o ingresso de fluido até a câmara, um assento de válvula na passagem, um gatilho que compreende um corpo que é engatável com o assento de válvula, para fechar a passagem, e uma cabeça que se ajusta contra o corpo e é móvel para longe do corpo, o corpo incluindo um canal para comunicar pressão de fluido a partir da câmara interna até uma região entre a cabeça e o corpo, pelo que, a cabeça pode ser movida para longe do corpo para aliviar a pressão na câmara enquanto o corpo está em engate com o assento de válvula.
[0013] A cabeça preferivelmente tem um nariz que pode ser comprimido ao corresponder com o acoplador submarino com um acoplador complementar para mover o gatilho para longe do assento de válvula. O acoplador submarino pode ser uma sonda e o acoplador complementar pode compreender um soquete para acomodação da sonda. Alternativamente, um gatilho de acordo com a invenção pode ser incorporado em um acoplador fêmea, e o acoplador complementar poderia ser uma sonda macho.
[0014] A invenção também fornece um gatilho de válvula que compreende uma cabeça, um ressalto afilado para engate de encaixe justo com um assento de válvula, e um corpo que se estende voltado para trás do ressalto, na qual a cabeça é separável do ressalto e é em ajuste apertado em um assento reverso formado no ressalto, a cabeça se estendendo através do assento reverso até uma parte móvel dentro do corpo, e um canal de sangramento através do corpo até o assento reverso. Preferivelmente, o gatilho de válvula compreende uma mola que acopla entre a parte e o corpo, para impulsionar juntos a cabeça e o assento reverso.
Breve descrição dos desenhos [0015] A Figura 1 é uma vista em corte lateral principalmente de um exemplo de um acoplador submarino que inclui uma válvula e gatilho de acordo com a invenção.
[0016] A Figura 2 é uma vista extrema em corte através de parte do corpo de um gatilho no acoplador mostrado na Figura 1.
[0017] A Figura 3 é uma vista simplificada em corte que ilustra uma fase na operação de uma válvula de gatilho de acordo com a invenção.
[0018] A Figura 4 é uma vista simplificada em corte que ilustra uma outra fase na operação de uma válvula de gatilho de acordo com a invenção.
Descrição detalhada [0019] A Figura 1 ilustra em corte lateral um acoplador "macho" ou "sonda" 1 que é projetado para utilização com um acoplador complementar "fêmea" ou "soquete" 2. A configuração genérica dos acopladores pode ser variada bastante amplamente, e não tem a intenção de limitar a invenção a qualquer arranjo particular dos acopladores, suas conexões ou as vedações que são comumente colocadas entre eles. Acopladores conhecidos deste tipo genérico estão completamente descritos e explicados, por exemplo, nas US-A-5.368.070 e US-S-5.810.047. Ambas mostram válvulas de gatilho sólidas que engatam assentos cônicos e seus respectivos acopladores. Nos acopladores descritos na US-A-5.368.070, a vedação intermediária entre os acopladores é uma vedação metálica anelar que responde à pressão com uma seção-C; existe também uma outra vedação elastomérica com uma seção-U. Nos acopladores mostrados na Patente US-A-5.810.047, os acopladores têm uma vedação metálica cônica que é achatada por um batedor quando o acoplador sonda penetra no acoplador soquete. Os acopladores descritos na US-A-5.368.070 e US-A-5.810.047 são auto vedantes, o que quer dizer que as cabeças dos gatilhos das válvulas nos dois acopladores engatam reciprocamente quando o par de acopladores é correspondido, para levantar os gatilhos de seus assentos e para permitir que fluido pressurizado escoe entre os acopladores.
[0020] Na Figura 1, o acoplador fêmea ou soquete 2 está mostrado apenas de maneira esquemática em um delineamento fantasma. O acoplador macho 1 tem um gatilho que consiste de uma cabeça 3 e um corpo 4 que, como será descrito mais tarde, são separáveis. O acoplador fêmea 2 tem uma válvula de gatilho com uma cabeça 5 mostrada em delineamento. Como será explicado mais tarde, este gatilho no acoplador fêmea 2 pode ser um gatilho ordinário "sólido", como descrito por exemplo nas US-A-5.368.070 e US-A-5.810.047 .
[0021] 0 corpo do acoplador 1 tem uma câmara interna 6 que em sua extremidade esquerda, como mostrado no desenho, pode ser acoplada a ou adaptada para ser acoplada a equipamento operado por fluido, por exemplo, em um módulo de controle submarino. A câmara interna 6 conduz a uma passagem 7 que é definida por uma extensão tubular oca para a frente 8 da câmara 6. A passagem 7 é delimitada a partir da câmara por um assento de válvula 9 que, nesta configuração da invenção, é um assento cônico. O corpo 4 do gatilho tem um ressalto afilado 10 que, se o gatilho é forçado na direção para a direita como mostrado no desenho, veda a câmara interna 6 da parte externa da passagem 7 e, portanto, impede ingresso de fluido para a câmara 6 e qualquer linha ou equipamento que seja conectado a ela.
[0022] O corpo 4 do gatilho tem um espaço central 11 a partir do qual irradiam passagens radiais 12 que podem comunicar pressão de fluido a partir da câmara 6 até um assento reverso 13 formado no corpo. A cabeça do gatilho é formada separadamente do corpo e tem um ressalto 14 que se ajusta de maneira apertada contra o assento reverso 13 formado no corpo. Este assento 13 é preferivelmente cônico.
[0023] A cabeça 3 do gatilho se estende voltada para trás através do corpo 4, a parte voltada para trás da cabeça sendo constituída por uma espiga 15 que em sua extremidade afastada é presa por um grampo 16 a uma luva 17 que em sua extremidade adjacente a cabeça 3 acomoda por meio de uma taça 25 (não mostrado na Figura 1) uma mola de compressão 18. A finalidade desta mola é impulsionar a cabeça para engate de vedação com o assento reverso. A referência para a mola 18 é a superfície traseira do corpo 4 do gatilho.
[0024] O corpo 4 do gatilho é ele mesmo submetido a uma solicitação de restauração constituído por uma mola 19, que impulsiona o corpo do gatilho e particularmente o ressalto 10 para engate com o assento de válvula principal 9. A mola de compressão 19 engata um ressalto traseiro 20 do corpo 4 e é suportado por uma luva oca 21 que se estende para a frente a partir de um inserto 22 dentro da câmara 6. Este inserto cilíndrico 22 é mantido no lugar por meio de um grampo de retenção 23 entre um ressalto extremo do inserto e um sulco na periferia interna da câmara 6. O inserto 22 fornece um ressalto 24 para uma extremidade da mola de compressão principal.
[0025] A Figura 2 ilustra as passagens radiais 12 e o espaço central 11 no corpo do gatilho.
[0026] A Figura 3 ilustra a válvula de gatilho mostrada na maneira inversa puramente por conveniência. Na Figura 3 a válvula de gatilho está fechada normalmente, sendo mantida contra o assento de válvula principal 9 pela solicitação de restauração. Além disto, a cabeça 3 do gatilho é forçada contra o assento reverso 13 formado no corpo 4. Na Figura 3 o lado esquerdo, na cabeça do gatilho, está mostrado como o lado de alta pressão (HP), enquanto a câmara 6 é mostrada como o lado de baixa pressão (LP) . Em utilização normal, o gatilho seria comprimido quando o acoplador no qual ele está configurado corresponde com o outro acoplador de um par como mostrado na Figura 1. A cabeça do gatilho é comprimida contra a força da mola principal, para permitir fluido escoar desde o lado de alta pressão para o interior da câmara 6.
[0027] Quando os acopladores são desengatados, a válvula de gatilho irá retornar para a posição mostrada na Figura 3.
[0028] A significância das passagens de sangramento 11 e 12 através do corpo 4 do gatilho, pode ser entendida agora. Na suposição que o acoplador está desengatado de seu acoplador complementar correspondente, a alta pressão residual na câmara 6 pode escoar através das passagens radiais e impulsionar a cabeça 3 do acoplador para longe do corpo 4 contra a força da mola 18. Assim, existe um escoamento de sangramento a partir da câmara 6 depois da cabeça do acoplador como mostrado pela seta A. Este escoamento para fora alivia a pressão em excesso na câmara, para um valor que podería ser principalmente determinado pela força da mola 18 que é acomodada pela taça 25 na luva 17.
[0029] Assim, a pressão na câmara pode ser aliviada para evitar o perigo anteriormente mencionado. O ingresso de água do mar através da passagem de sangramento pode ser impedido, uma vez que a válvula secundária formada pela cabeça e corpo do gatilho irão fechar por meio da mola 18.
[0030] Será entendido que, particularmente onde o acoplador 2 é conectado à fonte de fluido pressurizado, não é nem necessário nem desejável que o gatilho correspondente seja dotado de uma passagem de sangramento como foi descrito para o gatilho no acoplador 1. Na prática, portanto, o acoplador complementar 2 pode ter um gatilho unitário sem as passagens internas de sangramento 11 e 12 e sem a mola 18. Tal gatilho está ilustrado nas US-A-5.368.070 e US-A-5.810.047.
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