BRPI0905493A2 - atuador de válvula - Google Patents

Abstract

ATUADOR DE VáLVULA Trata-se de uma montagem de cabeça de poço (10, 40) que inclui uma válvula com um atuador de válvula (70). O atuador de válvula (70) move linearmente uma haste de válvula (84) e a montagem de membro de válvula (85) para seletivamente abrir e fechar a válvula. O atuador de válvula (70) move a haste da válvula (84) pelo movimento alternado de um pistão (76) que é ligado à haste da válvula (84). O pistão (76) é movido aplicando-se fluido hidráulico pressurizado a uma superfície do pistão (76). A direção do pistão é controlada por uma válvula seletora (142) que desvia seletivamente um fluxo hidráulico para qualquer dos dois lados do pistão (76). O atuador de válvula (70) adicionalmente inclui uma montagem de pistão (106) para pressurizar um fluxo hidráulico, em que a montagem do pistão (106) se move alternadamente em resposta ao engate no membro de came giratório perfilado (91).

Description

"ATUADOR DE VÁLVULA"

Campo da Invenção

O dispositivo descrito aqui está relacionado com a produção deóleo e gás. Mais especificamente, a presente revelação está relacionada a umsistema e método para carregar mecanicamente a hidráulica e atuar umaválvula com o uso da hidráulica.

Antecedentes da Invenção

Montagens de válvulas são tipicamente fornecidas dentro dasárvores de natal de cabeça de poço tanto de cabeça de poço de superfíciecomo submarino. As montagens de válvula são usadas para controlar o fluxode óleo ou gás a partir de uma cabeça de poço e/ou para controlar o fluxo dofluido que circula para dentro e para fora de uma cabeça de poço. A maioriadas válvulas inclui um corpo de válvula com uma entrada e uma saída, umapassagem que conecta a entrada e a saída, um membro de válvula que deslizapara dentro e para fora da passagem para controlar o fluxo através da válvula,e uma haste da válvula para manusear o membro da válvula. Uma manopla deválvula geralmente é acoplada a haste da válvula. Válvulas de gaveta e outrasválvulas deslizantes tipo haste tem um membro da válvula ou disco e operampelo movimento seletivo da haste para inserir/remover o membro da válvulano/do fluxo do fluido para parar/permitir o fluxo quando desejado.

Algumas válvulas maiores, ou válvulas que tem uma grandepressão diferencial sobre o membro da válvula, podem requerer uma força deatuação aumentada. Estas válvulas podem requerer que um conjunto deengrenagens seja incluído entre a manopla e a haste. As montagens de válvulaque tem um conjunto de engrenagens acoplado com a haste da válvula podemser acionadas por uma fonte rotativa, em que o conjunto de engrenagensconverte a força de rotação em uma força linear para deslizar a haste daválvula. Abrir e fechar válvulas de cabeça de poço pode ser executadomanualmente ao rodar um volante ou manopla, ou com um atuador. Atuadoreselétricos podem incluir um motor para fornecer uma fonte de rotação enquantoum atuador hidráulico tipicamente inclui um pistão associado com um fluidohidráulico pressurizado para atuar uma válvula.

Sumário da Invenção

Aqui é revelado um dispositivo e método de atuar uma válvula, aválvula pode ser uma parte de uma montagem de cabeça de poço. Em umamodalidade, um atuador de válvula para atuar uma válvula entre uma posiçãoaberta e fechada inclui um alojamento, um pistão principal para acoplar aválvula e axialmente móvel dentro de uma cavidade do alojamento. Mover opistão para uma primeira posição na cavidade configura a válvula em umaposição aberta e mover o pistão para uma segunda posição na cavidadeconfigura a válvula em uma posição fechada. Nesta modalidade também estáincluída uma placa de carne que tem uma superfície ondulada e umamontagem de pistão de movimento alternado dentro de um cilindro noalojamento preenchível com fluido. A montagem do pistão é engatável com asuperfície ondulada, de modo que ao girar a placa de carne a montagem depistão tem movimento alternado dentro do cilindro. O cilindro de fluidohidráulico é provido de uma descarga, de modo que ao mover a montagem dopistão em uma direção o fluido é empurrado para dentro da descarga docilindro. Um circuito hidráulico em comunicação fluida com a descarga docilindro é fornecido e está em comunicação seletiva com a cavidade em ladosopostos do pistão principal. Direcionar seletivamente o fluxo hidráulico para umlado do pistão principal move o pistão principal entre a primeira e a segundaposição na cavidade.

Uma segunda montagem de pistão é incluída opcionalmente com umsegundo cilindro, a segunda montagem é engatável na superfície ondulada. Osegundo cilindro é preenchível com fluido e inclui uma descarga de cilindro defluido hidráulico em comunicação fluida com o circuito hidráulico. Umreservatório em comunicação fluida com uma entrada de fluido no cilindro podeser incluído. A montagem pode ter uma válvula seletora que inclui uma entradaem comunicação fluida com a descarga do cilindro e uma saída emcomunicação fluida seletiva com uma dentre a primeira localização da cavidadee a segunda localização da cavidade. A válvula seletora pode adicionalmenteincluir uma segunda entrada seletivamente em comunicação fluida com umadentre a primeira localização da cavidade e a segunda localização da cavidade.O atuador de válvula pode adicionalmente incluir um engate preso entre opistão principal e a parede da cavidade para reter o pistão seletivamente emuma das posições. Em uma modalidade, o engate contém uma trava alojadaem uma cavidade formada na periferia externa do pistão principal, em que atrava do pistão é extensível radialmente a partir do interior da cavidade em umrecesso provido na parede da cavidade. Um retentor de trava que é móvel apartir de uma passagem adjacente a cavidade pode ser implementado em umespaço entre a trava do pistão e uma parede da cavidade quando a trava dopistão é estendida a partir do interior da cavidade. O atuador de válvula podeadicionalmente incluir uma vedação no retentor da trava em contato vedantecom a parede da passagem, de modo que o retentor da trava é retornáveldentro da passagem em resposta a pressurização da cavidade.

Em outra modalidade um atuador de válvula para atuar umaválvula entre uma posição aberta e uma posição fechada, o atuador de válvulaque é descrito aqui inclui um alojamento que tem uma cavidade dentro de umeixo geométrico longitudinal, uma haste móvel axialmente na cavidade paraconectar em um elemento da válvula, um pistão principal anelar na cavidade econectado a haste para mover a haste axialmente, uma placa carne rotativamontada concentricamente em volta do eixo geométrico montado rotativamenteno alojamento, um cilindro de fornecimento de fluido no alojamento deslocado apartir da cavidade, um pistão de fornecimento de fluido que tem uma rodaacionada pela carne encaixada com a placa carne visto que a placa carne girapara acionar o pistão de fornecimento, e passagens que levam do cilindro defornecimento de fluido para a cavidade para entregar fluido hidráulico para acavidade para acionar o pistão principal. O pistão principal pode ter um ladofrontal e um lado traseiro e passagens que levam a uma cavidade nasextremidades opostas do cilindro para acionar o pistão em uma direção parafrente e uma direção para trás.

Também é descrito aqui um método para atuar uma válvula. Emuma modalidade o método inclui girar uma manivela que tem uma superfícieondulada, encaixar a superfície ondulada com um elemento pressurizador demovimento alternado para desse modo movendo alternadamente impelir oelemento pressurizador de movimento alternado, contatando o fluido com oelemento pressurizador de movimento alternado para formar um fluxohidráulico pressurizado, e atuar a válvula direcionando seletivamente o fluxohidráulico pressurizado para um sistema hidráulico mecanicamente acoplado aválvula, de modo que o fluxo hidráulico pressurizado aplica uma força atuantena válvula através do sistema hidráulico. Alternativamente, o método podeincluir travar e destravar o pistão. Além disso, o atuador pode ser incluído emuma cabeça de poço submarina e manipulado por um veículo operadoremotamente (ROV).

Breve Descrição das Figuras

Algumas das características e benefícios da presente invençãoforam apresentadas, outras ficarão evidentes conforme a descrição a seguirquando tomada em conjunto com as figuras em anexo, nas quais:

A Figura 1 é uma vista esquemática parcial de seção lateral deuma montagem de cabeça de poço de superfície.

A Figura 2 é uma vista esquemática parcial de seção lateral deuma montagem de cabeça de poço submarino.

As Figuras 3A e 3B são respectivamente uma vista esquemáticaparcial de seção lateral de uma modalidade de um atuador de válvula em umaposição aberta e um membro de válvula associado em um corpo de válvula.

A Figura 4 é uma vista lateral de uma modalidade de uma partede um atuador de válvula da Figura 3.

A Figura 5 é uma vista superior de uma modalidade de uma partede um atuador de válvula da Figura 3.

A Figura 6 é uma vista parcial seccional lateral de umamodalidade do atuador de válvula da Figura 3 em uma posição fechada.

Ao mesmo tempo em que a invenção será descrita em conexãocom as modalidades preferenciais, será entendido que não se pretende limitara invenção a aquela modalidade. Ao contrário, pretende-se cobrir todas asalternativas, modificações, e equivalentes, como podendo ser incluídos noespírito e escopo da invenção como definido pelas reivindicações em anexo.

Descrição Detalhada da Invenção

A presente invenção será descrita agora mais completamentedaqui para frente com referência as figuras em anexo nas quais são mostradasmodalidades da invenção. Esta invenção pode, entretanto, ser concretizada demuitas formas diferentes e não deve ser interpretada como limitada asmodalidades ilustradas descritas aqui, em vez disso, estas modalidades sãofornecidas de modo que esta revelação será profunda e completa, e irátransmitir completamente o escopo da invenção para aquelas pessoasversadas na técnica. Números semelhantes se referem a elementossemelhantes.

A Figura 1 é uma vista parcial seccional lateral que ilustra umamontagem de poço 10 fornecida sobre um poço 12 que intersecciona umaformação 14. A montagem de poço 10 inclui um alojamento de cabeça de poço16 montado no poço 12 e uma árvore de natal 18 fixada no alojamento dacabeça de poço 16. Um furo axial 20 é formado através da montagem decabeça de poço 10 permitindo a passagem através da montagem da cabeça depoço 10 e dentro do poço 12. Uma válvula de pistoneio 22 é fornecida naextremidade superior do furo. Estendendo-se a partir da árvore de natal 18 estáuma linha de produção 24 com uma válvula de produção em linha 26. Umapassagem 28, mostrada em contorno tracejado, é fornecida dentro da árvorede natal 18. A passagem 28 fornece comunicação entre a linha de produção 24e o furo 20.

Uma linha de derivação opcional 30 também se estende a partirda árvore de natal 18, a linha de derivação inclui uma válvula de derivação emlinha 32. Na modalidade da Figura 1, a linha de produção 24 e a linha dederivação 30 se estendem a partir de lados opostos da árvore de natal 18. Alinha de derivação 30 se encaixa com uma passagem 34 dentro da árvore denatal 18. A passagem 34 fornece comunicação fluida a partir da linha dederivação 30 para um espaço anular formado entre tubulações coaxiais (nãomostradas) dispostas dentro do poço 12.

A Figura 2 ilustra uma vista parcial de seção lateral de umamontagem de poço submarino 40 para uso na produção de fluidos a partir deum poço submarino 42. O poço 42 intersecciona uma formação submarina 44.

A montagem de poço submarina 44 inclui um alojamento de cabeça de poço 46com uma árvore de natal 48 acoplada. Um furo 50 se estende através damontagem de poço 40 fornecendo acesso através da montagem de poço 40 aopoço 42. Uma válvula de pistoneio 52 na árvore de natal 48 controla o fluxoatravés do furo 50. Uma linha de produção 54 que tem uma válvula deprodução 56 em linha se conecta a um lado da árvore de natal 48. A linha deprodução 54 se comunica com uma passagem 50 que se estende através daárvore de natal 48 em comunicação com o furo 50. Uma linha de derivação 60se estende a partir de um lado da árvore de natal 48 oposto a linha deprodução 56, a linha de derivação 60 inclui uma válvula de derivação 62 emlinha. Uma passagem de derivação 63 dentro da montagem da cabeça de poço40 se encaixa com a linha de derivação 60 fornecendo comunicação entre alinha de derivação 60 e um espaço anular (não mostrado) entre tubulações nopoço 42.

Um veículo operado remotamente (ROV) 64 é retratadoesquematicamente adjacente a montagem de cabeça de poço 40. O ROV 64 édisposto em uma corrente e inclui um braço de controle 68 que se projeta parafora do ROV 64. Com referência agora a Figura 1 e Figura 2, um atuador deválvula 70 é retratado esquematicamente acoplado a cada válvula 22, 26, 32,52, 56, 62. O atuador de válvula pode se acoplar diretamente a uma haste daválvula de cada válvula 22, 26, 32, 52, 56, 62 e aplicar uma força de atuaçãopara ajustar o fluxo através das válvulas 22, 26, 32, 52, 56, 62. O atuador deválvula descrito aqui pode ser acionado manualmente ou com o ROV 64.

Com referência agora a Figura 3A, é fornecida uma vista parcialde seção lateral de uma modalidade de uma montagem de atuador de válvula70. Na modalidade da Figura 3A, a montagem do atuador 70 inclui um corpoprincipal 72 que tem um diâmetro reduzido definindo desta maneira umatransição 73. Uma cavidade axial 74 é formada através do corpo 72. O corpoprincipal 72 inclui um gargalo de diâmetro reduzido 75 mostrado ao longo dacavidade 74 o raio externo da transição 73 e termina para definir a cavidade 74na extremidade terminal superior. Um pistão principal 76 é fornecido dentro dacavidade 74 e configurado para movimentar-se alternadamente axialmentedentro da cavidade 74. O pistão 76 inclui uma cavidade 77 mostrada formadaao longo do diâmetro externo do pistão 76 e dirigida para dentro em direção aoeixo geométrico da cavidade Ax. Uma trava do pistão 78 é retratada disposta nacavidade 77. Modalidades de uma trava de pistão 78 incluem um anel-Cprensado dentro da cavidade 77 e inclinado para fora contra a parede internada cavidade 74. Modalidades alternativas incluem um ou mais segmentosfornecidos dentro da cavidade se estendendo ao longo de uma parte dacircunferência externa do pistão 76. A trava do pistão 78 inclui um retentorperfilado 79 (discutida abaixo em maiores detalhes) em uma superfície inferiore adjacente ao seu raio externo. Ao encaixar o retentor perfilado 79 com umelemento perfilado correspondentemente a trava do pistão 78 é puxada dedentro da cavidade 77 para dentro de um encaixe de trava dentro da cavidade 74.

Um retentor da trava 80 inclui uma vedação 81 mostrada em suaperiferia externa em ajuste vedante com a parede da cavidade 77. Uma mola82 mostrada comprimida entre uma extremidade do retentor da trava 80 naparte mais superior da cavidade 77. Uma vedação adicional 83 é mostrada naperiferia externa do pistão 76 em ajuste vedante com a cavidade 74.

O pistão 76 é ancorado em uma haste 84 que tem umaextremidade superior mostrada se projetando para cima fora do alojamento 72.Um castelo superior 88 é mostrado estabelecido na extremidade superior docorpo principal 72. Um castelo superior 88 circunscreve a extremidade superiorda haste 84 e uma vedação 89 também circunscreve a haste superior emcontato vedante para proporcionar uma barreira de pressão ao longo da haste84. Uma gaveta 85 (Figura 3B) é acoplada a extremidade inferior da haste 84.A gaveta é estabelecida em um corpo de válvula 86, em que o corpo da válvula86 inclui uma passagem da válvula. A gaveta 85 é seletivamente estendidapara dentro e fora da passagem 87.

Uma alavanca manual alongada 90 é estabelecida e alinhadasubstancialmente perpendicular ao eixo geométrico da cavidade Ax. A alavancamanual 90 é fixada a uma placa carne 91 planar. A placa carne 91 circunscrevecoaxialmente o raio externo do gargalo estendido 75 e repousa no corpoprincipal 72 ao longo da transição 73. Um mancai de encosto 94, que tambémcircunscreve o diâmetro externo do gargalo estendido 75 é disposto nasuperfície superior da placa carne 91.

Uma placa de topo 96 na extremidade terminal superior dogargalo estendido 75 é mostrada fixada a ela com um anel de travamento 100.O anel de travamento 100 se estende dentro dos recessos de encaixerespectivamente estabelecidos no raio interno da placa de topo 96 e diâmetroexterno do gargalo estendido 75. A placa de topo 96 que é mostrada tem umaseção transversal geralmente triangular e inclui um flange 97 interno que pendede sua parte superior em direção ao eixo geométrico da cavidade Ax. O flange97 é mostrado encaixando um contorno do raio externo do castelo superior,desta maneira segurando o castelo superior 88 junto com o corpo principal 72.

Uma pluralidade de cilindros 102 é retratada na Figura 3Amostrando alinhamento e deslocamento substancialmente paralelo com o eixogeométrico da cavidade Ax se projetando para dentro do corpo principal 72. Asextremidades superiores dos cilindros 102 são abertas na transição 73. Asmontagens do pistão 106 são mostradas dispostas dentro dos cilindros 102. Asmontagens do pistão 106 incluem bielas dos pistões 107 que são acopladascom roletes 108 em suas extremidades superiores. Os roletes incluem sulcos109 circunscrevendo seus raios externos. Adicionalmente incluídos nasmontagens do pistão 106 estão os pistões internos 110 apresentados dentrodos pistões externos 111. Molas 112 circunscrevem radialmente as bielas dospistões 107 abarcando todo o espaço entre os ombros. Os ombros sãorespectivamente estabelecidos próximos a base de cada biela de pistão 107 eos pistões externos 111. Os roletes 108, que são mostrados em contato com asuperfície inferior da placa came 91, tem seus sulcos 109 encaixados dentro deum chanfro em forma de V 113 estabelecido na superfície inferior da placacame 91.Os cilindros 102 são ligados as respectivas linhas de sucção 126,em que cada linha de sucção 126 inclui uma válvula de retenção 128 quepermite apenas o fluxo nas linhas de sucção 126 em direção aos cilindros 102.Cada linha de sucção 126 tem uma entrada conectada com um reservatório defluido 133 (mostrado em contorno tracejado). Também ligadas aos cilindros 102estão as linhas de descarga 134, em que cada linha de descarga tem umaválvula de retenção de descarga 136 que limita o fluxo através das linhas dedescarga 134 na direção oposta a dos cilindros 102 para uma válvula seletora142. Uma linha de fluxo inferior 144 tem um interior conectado a uma porta146, em que a porta 146 se estende através do corpo principal 72 emcomunicação fluida com a cavidade 74. Saindo da válvula seletora 142 estáuma linha de retorno 147 mostrada em linha de contorno parcial tracejada eterminando no reservatório 133. Uma segunda saída da válvula seletora 142 seconecta a uma linha de fluxo superior 148 mostrando uma terminação em umaporta 150. A porta 150 é formada através do gargalo estendido 75 e dentro dacavidade 74 acima do pistão 76. Uma porta inferior 146 é formada através docorpo 72 e se comunica com uma parte inferior dentro da cavidade 74.

A interação entre a placa carne 91 e as montagens do pistão 106é ilustrada em uma vista lateral explodida parcialmente na Figura 4. Um anel decâmara 151 é estabelecido na superfície inferior da placa carne 91. O anel decâmara 151 é mostrado com um perfil de contorno perfilado formado ao longode um caminho substancialmente circular na superfície inferior da placa carne91. Na modalidade da Figura 4, as montagens do pistão 106 percorrem a placacame 91 ao longo do caminho circular do anel de câmara 151. Os sulcos 109 echanfros em forma de V 113 correspondentes mantêm um alinhamentodesejado entre as montagens do pistão 106 e a placa came 91. Em um modode operação, a placa came 91 é girada em torno de seu eixo geométrico, porexemplo, pela aplicação de uma força lateral a alavanca manual 90. As molas112 fornecem uma força de contato nas montagens do pistão para manter osroletes 108 em contato com a superfície ondulada do anel de câmara 151.

Desta maneira, girando a placa came 91 ao mesmo tempo em que se mantémo contato entre o anel de câmara 151 e as montagens de pistão 106 faz comque os pistões trilhem a superfície do anel de câmara 151 movendo asmontagens do pistão 106 em um movimento alternado.

Com referência novamente a Figura 3A, o movimento alternadodas montagens de pistão 106 dentro de seus respectivos cilindros 102 reduzema pressão naquele lugar quando eles são acionados para cima. A pressãoreduzida nos cilindros 102 puxa o fluido do reservatório 133 através das linhasde sucção 126, através das válvulas de retenção 128, e para dentro doscilindros 102. A rotação contínua da placa came 91 encaixa as montagens depistão 106 com uma seção pendente para baixo do anel de câmara 151induzindo uma das montagens de pistão 106 a um acionamento para baixo. Noacionamento para baixo, o fluido nos cilindros 102 é bloqueado para fluir paradentro das linhas de sucção 126 pelas válvulas de retenção 128. Em vez disso,o fluxo de descarga a partir dos cilindros 102 é direcionado para as linhas dedescarga 134, através das válvulas de retenção 136, e para a válvula seletora142. Na modalidade da Figura 3A, a válvula seletora 142 dirige o fluxo dedescarga a partir dos cilindros 102 dentro da linha de fluxo superior 148, que éconectada em sua outra extremidade a porta 150, desta maneira direciona ofluxo para dentro de uma parte da cavidade 74 acima do pistão 76. Obombeamento contínuo em virtude da rotação da placa came 91 para operarsua superfície ondulada nas montagens de pistão 106, continua o fluxo defluido hidráulico adicional para dentro da parte da cavidade 74 para mover opistão 76 e, portanto atuar um membro da válvula 85 mostrado (na Figura 3B)conectado com o atuador da válvula 70. Como notado acima, na modalidadeda Figura 3B, o membro da válvula 85 está na posição aberta dentro do corpoda válvula 86, permitindo o fluxo através da passagem 87. A operação continuado atuador da válvula 70 essencialmente move o membro da válvula 85 paradentro da passagem 87, desta maneira bloqueando o fluxo através da válvula.

A Figura 5 ilustra em vista superior uma parte explodidaparcialmente do atuador de válvula 70. Aqui uma seção transversal do corpo daválvula é ilustrada de cima, retratando um relacionamento espacial entre acavidade 74, cilindros 102 e reservatório 133. Desta maneira, nesta realização, oscilindros 102 e reservatório são formados na parte do corpo principal que resideabaixo da transição 73.

Com referência agora à Figura 6, uma vista parcial da seção lateraldo atuador de válvula 70 é ilustrada na qual o membro associado da válvula 85 foimovido para dentro do corpo da válvula 86 dentro de uma posição fechada parabloquear o fluxo através da passagem 87. Atuar o membro da válvula 85 paradentro da posição fechada é mostrado como sendo obtido pelo movimento dopistão 76 para uma posição inferior da cavidade 74. Opcionalmente, quando naposição fechada, o pistão pode ser travado em uma posição fechada dentro dacavidade 74. A trava do pistão 78 como mostrada na Figura 6 se projeta para forada cavidade 77. Um Iiberador de engate 152 é mostrado montado na parte inferiorda cavidade 74, o Iiberador de engate 152 é configurado para.liberar a trava dopistão 78 de dentro da cavidade 77. O Iiberador de engate 152 inclui um picoanelar 153 ou crista formada na superfície superior do Iiberador de engate 152. Opico 153 é adaptado para se encaixar com o retentor perfilado 79 na superfícieinferior da trava de pistão 78 para tirar a trava do pistão 78 de dentro da cavidade77. O movimento para baixo do pistão 76 para o fundo da cavidade 74 contata oretentor 79 com o pico 153. As superfícies com ângulos opostos formados no pico153 e retentor perfilado 79 entram em contato, resultando em uma força na travado pistão direcionada radialmente para fora a partir do eixo geométrico dacavidade Ax. A parede da cavidade 74 inclui um recesso 156 ao longo deseu limite inferior configurado para receber a trava do pistão 78 naquele lugar.

Em modalidades nas quais a trava do pistão 78 é um anel-C, a tensão inerenteno anel expande o anel para fora, desta maneira o retentor perfilado fica alémda crista 153. Empurrando a trava do pistão 78 radialmente para fora de dentroda cavidade 77 é fornecido um espaço na cavidade 77 atrás da trava do pistão78. A mola 82 então pode empurrar o retentor de trava 80 para dentro doespaço e desta maneira prender a trava do pistão 78 dentro de umaconfiguração travada. Uma vez engatada, a trava do pistão 78 pode segurar opistão 76 naquele lugar, mesmo se não houver fluido dentro do cilindro 74 paraempurrar o pistão 76 para baixo.

Na modalidade da Figura 6, a válvula seletora 142 foi manipuladapara fornecer um caminho de fluxo através dela como indicado por suas setasinternas para abrir a passagem da válvula. Assim, ao resetar a válvula seletora142 como mostrado na Figura 6, em combinação com o fornecimento de fluxofluido através da válvula seletora como mostrado, libera a trava do pistão 78 emove o pistão 76 para cima dentro do cavidade 74. O movimento do pistão 76para cima empurra o membro da válvula 85 para sua posição aberta permitindoa passagem do fluxo através da passagem 87. Na modalidade mostrada naFigura 6, o fluido hidráulico do reservatório 133 é novamente puxado paradentro dos cilindros 102 pela atuação das montagens de pistão 106, tal comopela rotação da placa carne 91. O fluido descarregado dos cilindros 102 édirecionado para a válvula seletora 142 através das linhas de descarga 134. Naconfiguração da válvula seletora 142 da Figura 6, entretanto, o fluido dedescarga das montagens de pistão 106 através da válvula seletora 142 édirecionado para a linha de fluxo inferior 144, em vez da linha de fluxo superior148 como mostrado na Figura 3A. O fluido na linha de fluxo inferior 144 daválvula seletora 142 é forçado através da porta 146 e para dentro da parteinferior da cavidade 74. O fluido circulando dentro da parte inferior da cavidade74 flui para dentro e pressuriza a cavidade 77. A vedação 81 cria uma barreirade pressão assim uma força para cima é aplicada ao retentor da trava 80 paracima dentro da cavidade 77 desta maneira deixando o espaço atrás da trava dopistão 78. A pressão do fluido cresce abaixo da vedação 83 do pistão 76 paraempurrar o pistão 76 para cima. O movimento do pistão 76 para cima encaixa atrava do pistão com a superfície superior do recesso 156. O fluxo fluidopressurizado contínuo dentro da cavidade 74 aumenta a força para cimaaplicada no pistão 76 e finalmente excede a força para pressionar a trava dopistão 78 para dentro da cavidade 77. O pistão 76 é liberado quando a trava dopistão 78 é empurrada para dentro da cavidade 77 para permitir o pistãomovimentar-se dentro da cavidade 74. Desta maneira, enquanto uma fonte quepressuriza o fluido é aplicada ao circuito hidráulico retratado aqui, manipular achave seletora 142 pode determinar a direção do movimento do pistão 76dentro da cavidade 74 e o movimento de atuação do membro da válvula 85para dentro e para fora da passagem do fluxo 87.

Com referência novamente a Figura 3A, é ilustrada umamodalidade opcional das montagens de pistão 106, esta inclui um pistãoestagiado que tem um pistão interno 110 e os pistões externos 111correspondentes. Os pistões internos 110 diretamente conectados as bielasdos pistões 107. Os pistões externos 11 circunscrevem o diâmetro externo dospistões internos 110 e sob uma força aplicada desengatarão dos pistõesinternos 110. Uma vez desengatados, os pistões externos 111 deslizarão nasuperfície externa dos pistões internos 110. Assim, em situações em que ummembro da válvula 85 pode requerer uma força excessiva para o movimento, aforça de movimento da válvula é transferida para o fluido hidráulico sendobombeado pelas montagens de pistões 106. Quando a força nas montagens depistões 106 transferidas da pressão do fluido nos cilindros 102 excede o limiteda força de deslizamento, os pistões internos 110 começarão a deslizar comrespeito aos pistões externos 111. Deslizar os pistões externos 111 e apenasmover os pistões internos 110 reduz a área de seção transversal efetiva dasmontagens de pistão 106. Esta redução de área reduz de formacorrespondente a força de entrada necessária para o movimento alternado dasmontagens de pistão 106 dentro dos cilindros 102. Conforme a forçanecessária para instigar o membro da válvula é reduzida, os pistões interno eexterno serão re-engajados, desta maneira retornando a área efetiva demontagem do pistão 106 para sua área original.

Embora o atuador de válvula 70 seja ilustrado como tendo um parde montagens de pistões 106, existem modalidades de atuador de válvula comum único pistão, bem como com mais do que duas montagens de pistão.

Adicional e opcionalmente, o atuador de válvula pode ser usado com qualquerválvula deslizável, ele não está limitado a aplicações de válvulas operando emconjunto com uma montagem de cabeça de poço. Opcionalmente, um eixogeométrico ou outro acoplador pode ser fixado à placa carne 91. A placa carne91 pode assim opcionalmente ser girada por um motor (ou ROV 64) através doeixo geométrico ou acoplador.

Deve ser entendido que a invenção não está limitada aosdetalhes exatos de construção, operação, materiais exatos, ou modalidadesmostradas e descritas, tal como as modificações e equivalentes ficarãoevidentes para uma pessoa versada na técnica. Nos desenhos eespecificações, foram reveladas modalidades ilustrativas da invenção e,embora termos específicos sejam empregados, eles são usados com umsentido genérico e descritivo apenas e não com o propósito de limitação. Destamaneira, a invenção é, portanto para ser limitada apenas pelo escopo dasreivindicações em anexo.

Claims (10)

1. ATUADOR DE VÁLVULA (70), para atuar uma válvulaentre uma posição aberta e fechada, em que o dito atuador de válvulacompreende:um alojamento (72);um pistão principal (76) para acoplar a válvula e mover-seaxialmente dentro de uma cavidade (74) do alojamento (72), de modo que aose mover o pistão (76) para uma primeira posição na cavidade (74) configura aválvula em uma posição aberta, e ao se mover o pistão (76) para uma segundaposição na cavidade (74) configura a válvula em uma posição fechada;uma placa carne (91) giratória que tem uma superfície ondulada;um conjunto de pistão (106) que se alterna dentro de um cilindro(102) no alojamento (72) preenchível com fluido, o conjunto do pistão (106)engatável na superfície ondulada, de modo que girando a placa carne (91)executa um movimento de alternância do conjunto do pistão (106) dentro docilindro (102);uma descarga de fluido do cilindro hidráulico no cilindro (102), demodo que movendo o pistão (102) em uma direção empurra o fluido paradentro da descarga do cilindro; eum circuito hidráulico em comunicação fluida com a descarga docilindro e em comunicação seletiva com a cavidade (74) em lados opostos dopistão principal (76), de modo que direcionando seletivamente o fluxo hidráulicopara um lado do pistão principal (76) move-se o pistão principal (76) entre aprimeira e segunda posições na cavidade (74).

2. ATUADOR DE VÁLVULA (70), de acordo com areivindicação 1, que compreende adicionalmente um segundo conjunto depistão (106) com um segundo cilindro (102), o segundo conjunto de pistão(106) engatável na superfície ondulada, em que o segundo cilindro (102) épreenchível com fluido e tem uma descarga de cilindro de fluido hidráulico emcomunicação fluida com o circuito hidráulico.

3. ATUADOR DE VÁLVULA (70) de acordo com areivindicação 1, que compreende adicionalmente uma válvula seletora (142)que tem uma entrada em comunicação fluida com a descarga do cilindro e umasaída em comunicação fluida seletiva com uma dentre a primeira posição dacavidade e segunda posição da cavidade.

4. ATUADOR DE VÁLVULA (70) de acordo com areivindicação 1, que compreende adicionalmente um engate acoplado entre opistão principal (76) e a parede da cavidade (74) para reter o pistão (76)seletivamente em uma das posições.

5. ATUADOR DE VÁLVULA (70) para atuar uma válvula entreuma posição aberta e fechada, em que o dito atuador de válvula compreende:um alojamento (72) que tem uma cavidade (74) dentro de um eixolongitudinal;uma haste (84) móvel axialmente na cavidade (74) para acoplarem um elemento da válvula;um pistão principal (76) anelar na cavidade (74) e conectado àhaste (84) para mover a haste (84) axialmente;uma placa came (91) rotativa montada concentricamente em voltado eixo geométrico montado rotativamente ao alojamento;um cilindro (102) de fornecimento de fluido no alojamento (72)deslocado da cavidade (74);um pistão (106) de fornecimento de fluido que tem uma rodaacionada pela placa came (108) engatada na placa came (91) visto que a placacame (91) gira para acionar o pistão de fornecimento (106); epassagens que levam do cilindro de fornecimento de fluido (102)para a cavidade (74) para entregar fluido hidráulico para a cavidade (74) parapercutir o pistão principal (76).

6. ATUADOR DE VÁLVULA, (70) de acordo com areivindicação 5, em que o pistão principal (76) tem um lado frontal e um ladotraseiro e passagens que levam a uma cavidade (74) nas extremidadesopostas do pistão (76) para percutir o pistão (76) em uma direção para frente euma direção para trás.

7. MÉTODO PARA ATUAR UMA VÁLVULA, que compreende ospassos de:girar uma placa came (91) que tem uma superfície ondulada;encaixar a superfície ondulada (151) com um elementopressurizador de movimento alternado, para desse modo moveralternadamente o elemento pressurizador (106) de movimento alternado;contactar o fluido com o elemento pressurizador de movimentoalternado (106) para formar um fluxo hidráulico pressurizado; eatuar a válvula direcionando seletivamente o fluxo hidráulicopressurizado para um sistema hidráulico mecanicamente acoplado à válvula,de modo que o fluxo hidráulico pressurizado aplica uma força atuante naválvula através do sistema hidráulico.

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, quecompreende adicionalmente o passo de bloquear o sistema hidráulico paraimpedir o movimento da válvula enquanto o fluido hidráulico pressurizado nãoestiver presente.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, quecompreende adicionalmente o passo de destravar o sistema hidráulico por umaplaca came rotativa (91) e direcionar o fluxo de fluido pressurizado.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, em que aválvula é parte de um conjunto de cabeça de poço submarina (40), o métodocompreendendo adicionalmente o passo de prover um veiculo operadoremotamente (ROV) (64) para o conjunto de cabeça de poço submarino (40) egirar a placa carne (91) com o ROV (64).