BRPI0614889A2 - dispositivo de válvula de estrangulamento - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIVO DE VáLVULA DE ESTRANGULAMENTO. A presente invenção refere-se a um conjunto para uma válvula de controle (1) para controlar a pressão e a taxa de vazão de um fluido, o fluido que flui através de uma entrada (16) para o interior da válvula de controle (1) sendo levado a girar em torno de um eixo geométrico de fluxo principal (20) antes do fluido, pelo menos com reduzida pressão ou energia de velocidade, flui através de uma abertura de saída (12) da válvula de controle (1) e onde pelo menos um orifício de entrada (14) comunicante com a entrada (160 ser previsto tangencialmente em relação a uma parte de entrada (22) da câmara redutora de velocidade (6) localizada na válvula de controle (1), e onde a câmara redutora de velocidade (6), prevista substancialmente concêntrica com o eixo geométrico de fluxo principal (20) é divergente através pelo menos a primeira parte da direção de fluxo princial.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVODE VÁLVULA DE ESTRANGULAMENTO".
A presente invenção refere-se a uma válvula de controle. Maisespecificamente, refere-se a uma válvula de controle para controlar a pres-são e taxa de vazão de um fluido, onde o fluido fluindo através da entradapara o interior da válvula de controle, é levado a girar em torno de um eixogeométrico de vazão principal, e onde o fluido, pelo menos à pressão redu-zida ou energia de velocidade, se escoa da válvula de controle através deuma saída, pelo menos um orifício de admissão, comunicante com a entra-da, é previsto, de preferência tangencialmente, a uma distância radial doeixo geométrico de vazão principal, e em uma parte de entrada de uma câ-mara de redução de velocidade localizada na válvula de controle, a câmararedutora de velocidade, prevista substancialmente concêntrica com o eixogeométrico de vazão principal, divergindo através de pelo menos a primeiraparte da direção de vazão principal.
A válvula de controle de acordo com a invenção é apropriadapara uma ampla faixa de velocidades,as aplicações relacionadas com o pe-tróleo são a base para o seguinte, porém isto não limita de maneira algumao âmbito da invenção.
Na produção de petróleo, o fluido do petróleo com freqüênciacontém consideráveis quantidades de água. Em uma fase de produção deum poço não é incomum para a água representar até 90% do fluxo do poço.
Água e petróleo são separados em diversas etapas depois que ofluido de petróleo tiver escoado do poço.
Antes dessa separação poder se processar é também necessá-rio entre as várias etapas ser necessárias, talvez o conte da taxa de vazão eda pressão do fluido.
Este tipo de controle é tipicamente realizado por intermédio deuma válvula de controle posicionada na taxa de vazão em fronte da etapaem questão.
Uma questão teórica de um processo de separação entre fluidosnão dimensionáveis usualmente baseadas sobre a lei de Stokes:<formula>formula see original document page 3</formula>
Para separação de água/óleo Vt é a taxa de ascensão de umagotícula de óleo em água, g pela ação da gravidade, D é o diâmetro da gotí-cula, ρ; é o peso específico da fase contínua (água), p2 é o peso específicoda fase dispersa (óleo) e μ é a viscosidade da fase contínua.
A lei de Stoke mostra que o rendimento teórico de um processode separação aumenta pelo quadrado da dimensão da gotícula na fase dis-persa. É assim de considerável importância que a válvula de controle aomenor grau possível reduza a dimensão da gotícula das fases no fluido pas-sando através da mesma.
As válvulas de controle da técnica precedente infligem tensõesde cisalhamento relativamente grandes sobre o fluido. A razão para isto é,entre outros fatores, é que a taxa de perda de energia é grande, isto é, aenergia fluida, por exemplo na forma de energia de pressão e velocidade, éperdida demasiadamente rápido, fluidos fluindo através das válvulas de con-trole da técnica precedente apresentam uma substancial redução da dimen-são das gotículas nas fases de fluido dispersa.
O objetivo da invenção é remediar ou reduzir uma das deficiên-cias da técnica precedente.
O objetivo é realizado de acordo com a invenção pelos aspectoscaracterísticos conferidos à descrição abaixo e às reivindicações que se se-guem.
Em uma válvula de controle para controlar pressão e taxa devazão, o fluido que através de uma entrada flui para o interior da válvula decontrole, é levado a girar em torno de um eixo geométrico de fluxo principalantes do fluxo pelo menos com reduzida pressão ou energia de taxa de va-zão, fluir da válvula de controle através de uma saída. Pelo menos um orifí-cio de admissão, comunicante com a entrada, é previsto de preferência tan-gencialmente a uma distância radial do eixo geométrico de fluxo principal, eem uma parte de entrada de uma câmara de redução de velocidade locali-zada na válvula de controle. A câmara redutora de velocidade, provida subs-tancialmente concêntrica com o eixo geométrico de fluxo principal, é diver-gente através de pelo menos a primeira parte da direção de fluxo principal.
A direção de fluxo principal do fluido coincide essencialmentecom o eixo geométrico de fluxo principal na direção da parte de entrada dacâmara redutora de velocidade e para a parte de saída da câmara redutorade velocidade.
Vantajosamente a câmara redutora de velocidade é essencial-mente construída sem corpos internos.
O fluido, sendo a ele conferida uma rotação em torno do eixogeométrico do fluxo principal na abertura de entrada, assume um diâmetrode rotação crescente e é assim conferida uma velocidade de rotação, maisbaixa e também velocidade de vazão mais baixa na direção do fluxo princi-pal quando flui través da câmara redutora de velocidade, devido ao crescen-te diâmetro da câmara redutora de velocidade na direção de fluxo principal.
O aumento em diâmetro da câmara redutora de velocidade nadireção de fluxo principal pode ser exponencial razão pela qual a câmararedutora de velocidade torna-se hiperbolóide, e pode ser linear, conferindo àmesma uma forma cônica, ou ela pode ser uma mistura destes dois tipos devolume. O aumento em diâmetro, além disso, pode ser escalonado. Todosestes perfis geométricos são incluídos na forma divergente que também po-de abranger outros perfis apropriados.
A(s) saída(s) da câmara de redução de velocidade é (são) tipi-camente posicionadas no centro da câmara redutora de velocidade, porémpodem também ser dispostas na periferia da câmara redutora de velocidadeou em uma posição intermediária. Saídas podem ser dispostas axialmentee/ou tangencialmente em relação ao eixo geométrico de fluxo principal.
O pelo menos um orifício de entrada da válvula de controle van-tajosamente pode ser controlável, por exemplo pela seção transversal doorifício de entrada ser ajustável. O orifício de entrada tipicamente é uma vál-vula de admissão de fluxo controlável.
O orifício de entrada pode incluir asas de controle ou outros ob-jetos controladores de fluxo. É ainda possível que o orifício de entrada sejaaxial porém controlado para afetar o fluido a ser dado o movimento de rota-ção necessário para o interior da parte de entrada da câmara de redução develocidade.
O orifício ou orifícios de entrada são conforme anteriormentemencionados, mais vantajosamente dispostos na parte de entrada da câma-ra de redução de velocidade. Para adaptação geométrica da parte de entra-da à câmara de redução de velocidade. Pode ser necessário permitir que aparte de entrada constitua uma transição nesta área. A parte de entrada po-de ser cilíndrica ou convergente na direção de fluxo principal.
Testes mostraram que o controle em uma válvula de controle deacordo com a invenção reduz a dimensão das gotículas na fase dispersaconsideravelmente menos que pelo uso de uma válvula redutora da técnicaanterior.
A seguir é apresentado um exemplo não Iimitativo de uma moda-lidade preferencial ilustrada nos desenhos apensos.
A figura 1 mostra uma seção axial através de uma válvula decontrole da invenção onde a válvula de entrada da válvula de controle émostrada em seção Ill-Ill da figura 3;
A figura 2 mostra uma parte da figura 1 em uma escala amplia-da; A figura 3 mostra uma seção Il-Il da figura 2; e
A figura 4 mostra uma seção axial de uma válvula de controleem uma modalidade alternativa.
Nos desenhos, o numerai de referência 1 indica uma válvula decontrole onde um corpo de válvula 2 da válvula de controle 1 compreendeuma válvula de entrada 4 e uma câmara redutora de velocidade 6 disposta ajusante em relação à válvula de entrada 4.
A válvula de entrada 4 está posicionada em uma parte extremado corpo de válvula 2. Na parte extrema oposta do corpo de válvula 2, a par-te de saída 8 é munida de uma placa extrema de vedação 10. A placa ex-trema 10 tem uma saída central através da abertura 127.
A válvula de entrada 4 nesta modalidade preferencial é munidade dois orifícios de entrada tangenciais 14, vide figura 3. O fluido flui para ointerior da válvula de entrada 4 através da entrada 16, canais de admissão18 e para os orifícios de entrada 14 onde o fluido devido ao seu fluxo tan-gencial para o interior da parte de entrada 22 da câmara redutora de veloci-dade 6 é levado a girar vigorosamente em torno de um eixo geométrico defluxo 20 que essencialmente coincide com o eixo geométrico central da câ-mara redutora de velocidade 6.
O fluido escoa rotacionalmente sobre o eixo geométrico de fluxoprincipal 20 desde os orifícios de entrada 14, através da parte de entrada 22na direção do fluxo principal dentro da câmara redutora de velocidade 6 emdireção a parte de saída 8 da válvula de estrangulamento 1 enquanto a velo-cidade rotacional do fluído é reduzida com o aumento do diâmetro ao longoda câmara redutora de velocidade 6.
Em uma modalidade alternativa, veja-se a figura 4 a câmara re-dutora de velocidade 6 é munida de duas partes cônicas 24 e de uma partehiperbolóide 26 enquanto a abertura de saída 12 é posicionada na periferiada câmara redutora de velocidade 6. A câmara redutora de velocidade 6 éconfigurada como mostrada para imprimir um retardo favorável ao fluido a-plicável.
A válvula de entrada 4 é munida de um êmbolo de controle 28ajustavelmente móvel na direção axial da válvula de controle 1. O êmbolo decontrole 28 inclui saliências 20 sobressalientes para o interior dos corres-pondentes orifícios de entrada 14. Um deslocamento do êmbolo de controle28 altera a seção transversal dos orifícios de entrada 14.
Claims (6)
1. Conjunto para uma válvula de controle (1) para controlar apressão e taxa de vazão de um fluido onde o fluido fluindo através de umaentrada (16) para o interior da válvula de controle (1) é levado a girar emtorno de eixo geométrico de fluxo principal (20) antes do fluido, pelo menoscom reduzida pressão ou energia de velocidade, flua através da uma abertu-ra de saída (12) da válvula de controle, caracterizado por pelo menos umorifício de entrada (14) comunicante com a entrada (16) ser previsto tangen-cialmente em relação a uma parte de entrada (22) de uma câmara redutorade velocidade (6) localizada na válvula de controle (1), a câmara redutora develocidade (6), disposta substancialmente concêntrica com o eixo geométri-co de fluxo principal (20), sendo divergente através pelo menos da primeiraparte da direção de fluxo principal.
2. Conjunto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato da câmara redutora de velocidade ser essencialmente livre de outroscorpos.
3. Conjunto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato da câmara redutora de velocidade (6) incluir pelo menos uma parte hi-perbolóide (26).
4. Conjunto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato da câmara redutora de velocidade incluir pelo menos uma parte cônica(24). 5. Conjunto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato da câmara redutora de velocidade (6) incluir consecutivamente pelo me-nos uma parte cônica (24) e pelo menos uma parte hiperbolóide (26).
5. <claim missing on the original page>
6. Conjunto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato do orifício de entrada (14) constituir uma parte de uma válvula de entra-da (4) e da a área em seção transversal do orifício de entrada (14) ser con-trolável.
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