用于可分离的柔性软管连接单元的、具有密封垫片的阀瓣式控制阀的制作方法
【专利摘要】本发明描述了一种用于连接单元的控制阀(5，5’)，这些连接单元用于柔性软管，这种控制阀(5，5’)包括多个阀瓣(扇形段或扇形片)(6，6’；7，7’)，这些阀瓣(6，6’；7，7’)在完全打开位置与完全关闭位置之间是可转动的，其中，不同形状和尺寸的可转动的阀瓣(6，6’；7，7’)沿连接单元的圆周成对交替。较小尺寸的阀瓣(6，6’)具有大体三角形的形状，该大体三角形的形状具有直横向侧部(38)和导圆端部(36)，当阀关闭时，这些直横向侧部(38)和导圆端部(36)流体透不过地抵靠较大尺寸的阀瓣的对应直横向侧部(33)和弯曲部分(34)。较小尺寸的阀瓣(6，6’)的所述横向侧部(38)和所述弯曲端部(36)具有连续空腔(80)，该连续空腔(80)具有燕尾形横截面和小横向间隙(81)，在该连续空腔(80)中容纳和保持密封垫片(82)，该密封垫片(82)具有大体圆形横截面，并且具有端部，这些端部按可除去方式固定到所述横向侧部(38)的远端上。
【专利说明】用于可分离的柔性软管连接单元的、具有密封垫片的阀瓣式控制阀
[0001 ] 本发明涉及一种用于可分离连接单元的阀瓣式控制阀，这些可分离连接单元用于软管，这些软管用来输送流体产品，特别是石油产品。
[0002]已知的是，石油产品从石油化工设备、从平台、从油船到油船、从油船到陆地设备和反之亦然的海上输送通过柔性软管和连接单元进行，这些连接单元包括两个可分离部分，每个可分离部分设有相应控制阀，该控制阀在分离时自动地关闭，以限制产品到海中的溢出，因此使后者的污染较小。这些连接单元放置在柔性软管的部分上，并且具有在异常情形下保护软管，并且更一般地保护连接管线，的基本目的，该部分定位在海中，这些异常情形引起对于软管的过分拉动或在管线上的过大压力。这样的异常情形可能是:油船或更一般地石油设备(FPSO)的逃脱和漂离，因而拉紧柔性软管；波涛汹涌的大海引起在软管上的牵引力超越极限；船舶撞击到软管上并且将它拖离，因而在其上创建过大负载；在流动下游的阀的快速关闭；或引起过大轴向负载和/或压力增大的任何其它原因。
[0003]当前可得到连接单元这样制成，从而控制阀在连接单元的两个部分的分离之后自动地关闭，即在上述情形下没有通过操作人员的控制。
[0004]阀瓣型的流体控制阀也是已知的，即包括多个可转动扇形段或扇形片，这些可转动扇形段或扇形片在打开位置与关闭位置之间转动，在该打开位置中，阀瓣大体平行于石油产品的流动方向，在该关闭位置中，阀瓣对于单元的轴线横向会聚，以阻止产品流动。当保持作用由于施加在连接单元上的轴向牵引应力而停止时，从打开位置到关闭位置的运动在弹性装置的偏置力下发生，该保持作用例如由轴向可除去内部套管施加。流体动力制动器适当地减慢上游阀的关闭速度，以避免过大压力，该过大压力叫做水锤现象，由弹性装置的和加压流体的组合作用确定，该过大压力对于控制阀和对于连接单元本身可能具有破坏作用。
[0005]一种特定阀瓣式控制阀在意大利专利申请MI2010A002248中描述，并且包括不同形状和尺寸的可转动的阀瓣(或扇形段或扇形片)，该申请在2010年12月6日提交，这些可转动的阀瓣沿连接单元的圆周成对地交替，并且如果对于在流体流动方向上的上游控制阀使用，则控制成，较小扇形片关闭得比较大扇形片慢。
[0006]由此，通过适当挑选阀瓣的形状和尺寸，并且通过适当调整流体动力制动器，在关闭过程期间可避免水锤现象和对于设备的对应有害作用。
[0007]为了得到这样一种控制阀的完美紧密关闭，阀瓣的边缘在关闭步骤期间必须逐渐接近，直到到达边缘的充分重合状态，该充分重合状态不允许流体产品在一个边缘与另一个边缘之间的泄漏。
[0008]为此，如在上述专利申请中描述的那样，较大尺寸的阀瓣具有大体三角形形状，并且也具有直横向侧部，该大体三角形形状具有V形端部，该V形端部的侧部打算流体透不过地抵靠相邻较大尺寸的阀瓣的V形端部的对应侧部，这些直横向侧部具有弯曲部分，该弯曲部分设有横向突出弯曲台阶。较小尺寸的阀瓣依次具有大体三角形形状，该大体三角形形状具有导圆端部、和直横向侧部，该导圆端部当阀关闭时与相邻较大尺寸的阀瓣的所述弯曲台阶重叠，并且横向紧密地啮合相邻较大尺寸的阀瓣的所述弯曲部分，当阀关闭时，这些直横向侧部紧密地哨合相邻较大尺寸的阀瓣的直横向侧部。
[0009]尽管致力于小心成形两种类型的阀瓣，但已经发现，得到相邻阀瓣的边缘的完美紧密耦合是非常困难的。
[0010]因此，本发明的目的是，提供一种装置，这种装置能够保证当阀关闭时在一个阀瓣与下个阀瓣之间的完美紧密性。
[0011]按照本发明，这样一个目的通过如下实现:在较小尺寸的阀瓣的横向侧部和导圆端部中得到连续空腔，该连续空腔具有燕尾形横截面和小横向间隙，在该连续空腔中容纳和保持密封垫片，该密封垫片具有大体圆形横截面和端部，这些端部按可除去方式固定到横向侧部的远程端部上。
[0012]密封垫片的端部的固定点优选地布置在阀瓣的枢转点附近，从而它们可与密封圈合作，这些密封圈提供在连接单元的本体上，也用来保证密封，防备产品从连接单元的内部到外部的可能横向泄漏。
[0013]空腔沿阀瓣的倾斜表面延伸，该空腔容纳密封垫片，该倾斜表面由相邻阀瓣的合作倾斜表面而接触。由此，在关闭步骤期间阀瓣的侧部边缘的接近运动确定密封垫片朝向空腔的内部的推力，该推力比关闭阀瓣的推力大得多，以得到密封垫片的较大保持安全性和操作有效性，进一步要求具有较低负载的弹簧，该弹簧因此较小。
[0014]本发明的特征从其实施例的如下详细描述将变得更加明白，该实施例作为非限制性例子表示在附图中，在附图中:
[0015]图1和图2分别表示用于柔性软管的连接单元的侧视图、和沿在图1中的线I1-1I取得的轴向截面图，该连接单元具有根据本发明的阀瓣式控制阀；
[0016]图3表示在两-部分分离过程期间在控制阀已经关闭的情况下同一连接单元的轴向截面图；
[0017]图4表示沿在图3中的线IV-1V取得的连接单元的截面图；
[0018]图5作为例子表示控制阀的较小尺寸的阀瓣之一的立体图，该控制阀在流体产品的流动方向上的上游；
[0019]图6表不同一阀瓣的平面图；
[0020]图7表示沿在图6中的线VI1-VII取得的同一阀瓣的截面图；
[0021]图8表不同一阀瓣的侧视图；
[0022]图9作为例子表示控制阀的较大尺寸的阀瓣之一的立体图，该控制阀在石油产品的流动方向上的上游；
[0023]图10表示在图9中的同一阀瓣的平面图；
[0024]图11表示在图9中的同一阀瓣的侧视图；
[0025]图12表示球形销的壳体座的部分截面图，在图5-8和9-11中的阀瓣设有这些球形销；
[0026]图14表示在阀的关闭位置中较小尺寸的阀瓣如何与较大尺寸的阀瓣重叠，所述阀瓣属于该阀；
[0027]图15表示根据在图1中的线XV-XV穿过阀瓣的枢转点的连接单元的横截面图；
[0028]图16表示在图15中表示的枢转点之一的放大细节；
[0029]图17-23表示与密封垫片的定位和操作有关的细节，较小尺寸的阀瓣设有该密封垫片。
[0030]图1表示用于柔性软管的连接单元，该连接单元包括两个可分离阀部分或阀体I和2，这两个可分离阀部分或阀体I和2分别在运输流体产品的流动方向上的上游和下游，该流动方向在图2中由箭头F指示。
[0031]两个部分I和2由破裂螺钉3连接，这些破裂螺钉3在强牵引应力(等于或高于设置负载)的情况下断开，因而允许使两个部分分离。
[0032]圆柱形滑动套管4(图2)布置在连接单元内，当单元的两个部分分离时，该套管从连接单元是自动地和轴向地可除去的。
[0033]圆柱形套管4保持两个可转动扇形片阀5-5’的常开位置，这两个可转动扇形片阀5-5’分别放置在石油产品的流动方向上的上游和下游。
[0034]例如，在意大利专利申请MI2009A002146中描述了套管4的功能和操作模式，该申请由本 申请人:在2009年12月4日提交。
[0035]每个阀5-5’包括两个系列的不同形状和尺寸的阀瓣或扇形段6-7和6’ _7’，这两个系列的不同形状和尺寸的阀瓣或扇形段6-7和6’ -7’周向交替，并且绕相应轴线8-8’在图2中的打开位置与在图3和4中的关闭位置之间是可转动的。
[0036]图5-14同样作为例子详细地表示上游控制阀5的阀瓣6和7的形状和功能，该上游控制阀5按照本发明制成。这也适用于下游控制阀5’的阀瓣6’和7’。
[0037]较大尺寸的阀瓣7表示在图9-13中，其中，看到它包括近似三角形本体51，该近似三角形本体51设有V形端部31，该V形端部31的侧部32打算流体透不过地抵靠其它相邻阀瓣7的对应侧部。阀瓣7具有横向侧部33，这些横向侧部33具有弯曲端部34，弯曲台阶35从该弯曲端部34横向延伸，当阀5关闭时，较小尺寸的阀瓣6的侧部安置在该台阶35上，该较小尺寸的阀瓣6介入在两个较大尺寸的阀瓣7之间。两个倾斜突起53对于本体51的上游表面56重叠，并且与其是整体的(或者约束在固定点54和55处)，当阀关闭时，该上游表面56面对石油产品的流动。阀瓣7也包括部分球形枢转点61 (更详细地表示在图13中)和控制跟部62。
[0038]较小尺寸的阀瓣6依次表示在图5-8中，其中，看到它包括近似三角形本体52，该近似三角形本体52设有导圆端部36，并且设有直侧部38，该导圆端部36具有台阶37 (图8)，当阀5关闭时，该导圆端部36紧密地啮合两个相邻扇形片7的弯曲端部34，当阀5关闭时，这些直侧部38紧密地啮合两个相邻阀瓣7的横向侧部33。两个翅片59重叠并约束在对于本体52的上游表面57的固定点58处，这两个翅片59从侧部38横向突出，并且设有弯曲凹口 60，这些弯曲凹口 60适于当阀关闭时，容纳相邻阀瓣7的对应突起53 (如下面更详细表示的那样)。阀瓣6也包括部分球形枢转点63 (更详细地表示在图12中)和控制跟部64。
[0039]阀瓣6设有空腔80，该空腔80沿阀瓣本体的导圆端部36和直横向侧部38连续地延伸(图5，6及8)，并且如由在图17中的放大细节表示的那样，具有燕尾形横截面，该燕尾形横截面具有小间隙81。密封垫片82 (典型地圆形截面O形圈)容纳和保持在空腔80内，密封垫片的端部借助于锁定板83固定到阀瓣侧部38的远程端部上，在枢转座63附近，并且借助于螺钉85按压在台肩上，这些锁定板83具有横向突出滚花台肩84，该横向突出滚花台肩84覆盖密封垫片82的端部。密封垫片82的一个端部的固定点的和板83的细节表示在图18-21中。
[0040]图22依次表示，在阀瓣6的横向侧部38的倾斜平面上得到到空腔80的入口，当阀关闭时，该倾斜平面与相邻阀瓣7的横向侧部33的对应倾斜平面配对。这紧在关闭运动的完成之前和然后当阀关闭时，确定阀瓣7在密封垫片82上的交叉推力，该交叉推力为了密封垫片的较大保持安全性和操作有效性，倾向于将密封垫片82推动和保持在空腔内。
[0041]最后，图23表不密封垫片82的端部与密封圈86 (典型地橡胶O形圈)合作,从而避免产品从连接单元的内部到外部的泄漏，该密封圈86提供在连接单元的本体中。
[0042]类似地，与阀5的阀瓣6完全相同的控制阀5’的阀瓣6’也包括空腔和密封垫片，该空腔和密封垫片与对于控制阀5的阀瓣6由80和82描述和指示的那些相像，并因此我们相信，将描述重复是不必要的。
[0043]阀瓣7和6可绕相应轴线转动，并且借助于球形销70对于彼此枢转，表示在图14、15及16中，这些球形销70可转动地容纳在上述阀瓣的部分球形座61和63中。每个球形销70设有螺纹定位颈部71 (图16)，该螺纹定位颈部71插入和拧入在连接单元的本体的相应径向孔72中。锁定帽盖73拧入在同一孔72中，并且作用在颈部71上，以将球形销70保持在正确位置中。密封垫片75介入在帽盖73和孔72的横向表面之间，以避免流体穿过枢转点的泄漏。
[0044]为控制阀5’的阀瓣提供类似球形销70和锁定帽盖73，该球形销70具有颈部71，如图2和3所示。
[0045]图4和14表示控制阀5的阀瓣7和6的关闭构造。
[0046]单一阀瓣7和6从打开位置到关闭位置的运动由一种类型的自动关闭装置9控制，这种类型的自动关闭装置9在意大利专利申请MI2010A002248中描述，该申请在2010年12月6日提交，当套管4根据在意大利专利MI2009A002146中解释的模式从阀5的内部轴向拉出时，该自动关闭装置9在螺旋弹簧17的偏置力下作用在跟部62和64上，因而停止阀本身的可转动的阀瓣6和7的保持作用。
[0047]阀5的阀瓣7和6的关闭运动通过粘型制动流体从流体本身的壳体腔室18穿过泄漏管19到弹簧17的壳体腔室14的受控泄漏而制动，流动速度调整芯21插入在该泄漏管19中，该流动速度调整芯21具有螺旋外部凹槽。
[0048]制动流体的泄漏速度借助于不同开槽芯21而调整，从而确定阀5的单一阀瓣的不同转动速度，并因而确定其关闭速度。更明确地说，将较大尺寸的阀瓣7的关闭速度设置成，比较小尺寸的阀瓣6的关闭速度快，这些较小尺寸的阀瓣6因此重叠并部分地安置在相邻阀瓣7的边缘上，因而实现在图4中的关闭构造。这允许得到闭合，该闭合当关闭控制阀5时将产品的释放限制到最大，因而将压力波峰限制到可接受水平，该压力波峰由石油产品的水锤现象产生。
[0049]较小尺寸的阀瓣6的翅片59避免较大尺寸的阀瓣7的任何早期关闭，并且当将阀瓣7的突起53容纳在它们的凹口 60中时，允许阀瓣在紧密关闭位置中的准确放置，如图14所示。
[0050]在流体产品的流动方向上的下游控制阀5’的阀瓣6’ -7’又设有自动关闭装置，这些自动关闭装置在专利申请MI2010A002248中描述，这些自动关闭装置借助于适当弹簧作用在阀瓣6’和7’上，以当将套管4拉出时(图3)，确定阀瓣6’和7’的转动，并因而确定其自动关闭。制动效果这里由在接合部分2内部的加压流体确定。
[0051]对于具有单向流动的单元，下游阀因而可以不设有制动系统，而是只设有自动关闭装置，该自动关闭装置由弹簧偏置。
[0052]最后，密封垫片82既对于阀5又对于阀5’，保证在一个阀瓣与另一个阀瓣之间、和在连接单元的内部和外面之间的准确、耐久密封。
【权利要求】
1.一种用于连接单元的控制阀(5，5’)，这些连接单元用于柔性软管，这种控制阀(5，5，)包括多个阀瓣(扇形段或扇形片)(6，6’;7，7’)，这些阀瓣(6，6’；7，7，)在完全打开位置与完全关闭位置之间是可转动的，其中，具有不同形状和尺寸的可转动的阀瓣(6，6’ ；7，7’)沿连接单元的圆周成对地交替；较小尺寸的阀瓣出，6’)具有大体三角形的形状，该大体三角形的形状具有直横向侧部(38)和导圆端部(36)，当阀关闭时，这些直横向侧部(38)和导圆端部(36)流体密封地抵靠较大尺寸的阀瓣的对应直横向侧部(33)和弯曲部分(34)，其特征在于:较小尺寸的阀瓣出，6’)的所述横向侧部(38)和所述弯曲端部(36)具有连续空腔(80)，该连续空腔(80)具有燕尾形横截面和小横向间隙(81)，在该连续空腔(80)中容纳和保持密封垫片(82)，该密封垫片(82)具有大体圆形横截面和端部，这些端部按可除去方式固定到所述横向侧部(38)的远端上。
2.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于:密封垫片(82)的端部的固定点布置在阀瓣(6，6’)的枢转点(63)附近，从而它们可与密封圈(86)合作，该密封圈(86)提供在连接单元的每个本体上，也用来保证密封，防备产品从连接单元的内部到外部的可能横向泄漏。
3.根据权利要求1或2所述的控制阀，其特征在于:所述空腔(80)沿阀瓣(6，6’)的倾斜表面延伸，该空腔(80)容纳密封垫片(82)，该倾斜表面由相邻阀瓣(7，7’ )的合作倾斜表面而接触。
4.根据权利要求1至3任一项所述的控制阀，其特征在于:所述垫片(82)的端部通过在阀瓣的表面(57)与锁定板(83)的滚花台肩(84)之间的挤压而保持，该锁定板(83)由紧固螺钉(85)保持在按压状态下。
5.根据以上权利要求任一项所述的控制阀，其特征在于:较大尺寸的阀瓣(7，7’)具有大体三角形的形状，并且也具有直横向侧部(33)，该大体三角形的形状具有V形端部(31)，该V形端部(31)的侧部打算流体密封地抵靠相邻较大尺寸的阀瓣(7，7’)的V形端部(31)的对应侧部，这些直横向侧部(33)具有弯曲端部(34)，该弯曲端部(34)设有横向突出弯曲台阶(35);并且较小尺寸的阀瓣出，6’)依次具有大体三角形的形状，该大体三角形的形状具有导圆端部(36)和直横向侧部(38)，该导圆端部(36)当阀关闭时与相邻较大尺寸的阀瓣(7，7’)的所述弯曲台阶(35)重叠，并且横向紧密地接触相邻较大尺寸的阀瓣(7，7’)的所述弯曲部分(34)，当阀关闭时，这些直侧部(38)紧密地接触相邻较大尺寸的阀瓣(7，7’)的直横向侧部(33)。
【文档编号】F16K1/16GK104246329SQ201380021189
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年4月24日 优先权日:2012年4月26日
【发明者】洛伦佐·波米欧利 申请人:Mib意大利股份公司