ITPD20130203A1 - Leak detector - Google Patents

Description

LEAK DETECTOR

Descrizione

Il campo della presente invenzione riguarda un dispositivo per il monitoraggio e la segnalazione di una eventuale perdita nelle tubazioni a doppia carcassa, in genere di tipo flessibile, impiegate particolarmente per il collegamento tra petroliere e conduttore offshore.

Stato della tecnica

Un tale dispositivo di segnalazione e monitoraggio è generalmente noto come leak detector.

Le tubazioni a doppia carcassa al cui presidio si installano detti leak detector sono uno standard nell’impiego per lo spostamento od il travaso di liquidi pericolosi od a elevato impatto ambientale. Detti leak detector sono in genere installati in prossimità di entrambe le flange terminali dei suddetti tubi a doppia carcassa. E’ del tutto evidente che le prestazioni di tal i leak detector sono molto particolari.

Ora una delle precipue caratteristiche di detti leak detector è l’affidabilità nel tempo che deve essere mantenuta e garantita. Infatti sebbene detti dispositivi siano oggetto di controllo periodico, essi non sono periodicamente smontati per provarne e saggiarne il funzionamento, cosicché potrebbe capitare il caso che dopo molto tempo di non funzionamento, durante una eventuale perdita, fallissero il loro compito per un qualche motivo.

Tale ipotesi non è del tutto remota. Infatti molti di tali leak detector fanno uso di una sorgente di energia (chimica, elettrica, luminosa, ecc) per poter inviare un segnale a seguito della rilevazione di un guasto.

Ebbene è proprio tale dipendenza da una propria autonoma forma di energia che con il passare del tempo potrebbe portare a rendere il dispositivo inaffidabile.

Inoltre detti dispositivi generalmente presentano sistemi proprietari di comunicazione del segnale di avviso della perdita, dimostrandosi poco o per nulla adattabili .

Infine detti dispositivi, sebbene riescano a rilevare la perdita ed a attivare il sistema di rilevamento, se per qualche motivo la camera intermedia non fosse più interessata dalla perdita, non rimarrebbe traccia della rottura della tubazione interna.

Molti di tali disposit ivi sono difficilmente revisionabili .

Molto spesso inoltre detti dispositivi non sono adatt i ad essere ricondizionati, ma dopo il loro primo intervento devono essere completamente sostituiti con elevati costi .

La mancata adattabilità risulta inoltre un grave inconveniente dei leak detector attualmente commercializzati, essendo questi progettat i e configurati per rilasciare sempre e solo lo stesso segnale di avviso della perdita, richiedendo la loro completa sostituzione per ottenere un avviso di diversa tipologia.

E’ infine da tenere conto che, le condizioni estreme di utilizzo in cui sono di fatto impiegati, portano talvolta i leak detector attualmente commercializzati a rilevare delle false perdite.

Tutti i sopra descritti inconvenienti rendono gli attuali leak detector per uno o più dei punti sopradescritti , dei dispositivi costosi, proprietari, inaffidabili e poco adattabili .

Presentazione dell ' invenzione

Scopo principale del leak detector della presente invenzione è che esso superi tutti gli inconvenienti della tecnica nota.

In particolare risulta essere uno scopo della presente invenzione mettere a disposizione un leak detector in grado di rilevare efficacemente una perdita nella camera intermedia di un tubo a doppia carcassa.

Altro scopo della presente invenzione è mettere a disposizione un leak detector affidabile nel tempo.

Un diverso scopo della presente invenzione è mettere a disposizione un leak detector facilmente ricondizionabile.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è mettere a disposizione un leak detector facilmente realizzabile e poco costoso.

Un ennesimo scopo della presente invenzione è mettere a disposizione un leak detector in grado di fornire una indicazione sulla entità della perdita.

Un altro scopo della presente invenzione è mettere a disposizione un leak detector in grado di mantenere una indicazione del segnale di perdita anche se questa venisse meno.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è mettere a disposizione un leak detector in grado di mostrare e mantenere il valore massimo del segnale della perdita, anche se questa successivamente diminuisse.

Un non ultimo scopo della presente invenzione è mettere a disposizione un leak detector che possa essere facilmente modificato per l’emissione di un segnale, di avviso per una perdita, di diversa tipologia.

Un importante scopo della presente invenzione è mettere a disposizione un leak detector il cui campo di funzionamento possa estendersi per tutto i l range ammissibile e di prova delle tubazioni a doppia carcassa.

Esposizione dell’invenzione

Questi ed altri scopi sono tutti raggiunti da un leak detector, comprendente un corpo dotato di una apertura in comunicazione idraulica con la camera intermedia di una tubazione a doppia carcassa, al cui interno di detto corpo è presente uno stelo, in grado di muoversi , con un movimento di traslazione, a seguito della pressione esercitata su di una sua prima estremità dalla perdita di fluido, e dotato alla seconda estremità, opposta alla prima, di una filettatura in grado di fare ruotare un elemento di segnalazione visibile all’esterno del detto corpo.

Vantaggiose caratteristiche dell’invenzione

Vantaggiosamente su detto condotto di ingresso è presente una valvola di non ritorno, riuscendo a far mantenere la segnalazione della perdita anche qualora essa dovesse successivamente venire meno.

Molto convenientemente detta valvola è una valvola di tipo calibrato, potendo stabil ire un valore soglia al sotto del quale si possono presentare dei fenomeni transitori di basso rilievo (dilatazioni termiche, compressioni per immersione, ecc.) da cui il leak detector è immune.

Opportunamente la conversione del movimento traslatorio dello stelo in un movimento rotatorio del segnalatore con asse coincidente con l’asse dello stelo avviene tra filettatura dello stelo e madrevite sul segnalatore, configurandosi come un affidabile conversione di natura meccanica, non dipendente da sorgenti di alimentazione esterna, e non influenzata da altre condizioni di utilizzazione

Eventualmente detto stelo presenta una filettatura a due principi, rendendo il sistema equilibrato, simmetrico e insensibile alle condizioni di installazione, ad esempio può essere installato sia verticalmente sia orizzontalmente; ed inoltre detta filettatura a due principi consente una associazione con il segnalatore di minimo attrito.

Vantaggiosamente la rotazione del segnalatore, costituito da un anello variamente colorato, che ruota secondo i l proprio asse principale coincidente con l’asse dello stelo, è circa di 360°, sfruttando l’intera estensione visibile, rispetto ad un elemento di riferimento, o zero, attraverso la cupola trasparente entro cui è compreso.

Opportunamente la associazione tra lo stelo e segnalatore avviene secondo il principio di filetto e madrevite, in cui la madrevite è preferibilmente sostituita da una coppia di sfere trattenute e sostenute dal segnalatore, ma sporgenti da esso verso l’interno, che si impegnano entro la filettatura dello stelo.

Vantaggiosamente l’escursione dello stelo per la rotazione del segnalatore è sufficientemente elevata, rispetto al diametro, in modo tale che la generatrice del filetto possieda una inclinazione maggiore di 45°, avendo una componente maggiore lungo l’asse dello stelo per ridurre lo sforzo di impuntamento.

Vantaggiosamente i l segnalatore ruota poggiando su anelli di teflon, per minimizzare gli attriti di spinta dello stelo.

Ulteriormente in maniera vantaggiosa l’anello di controspinta è un anello di teflon, sempre per minimizzare gli attriti di rotazione dell’anello di segnalazione.

Vantaggiosamente detto anello di controspinta o l’anello di teflon che si appoggia su detto anello di controspinta non sono piani e lisci ma uno di essi è dotato di una serie di denti in ril ievo.

Ulteriormente in maniera vantaggiosa il detto stelo può attraversare il segnalatore attraverso un foro passante, presente su detto segnalatore, ed esponendo la parte terminale del detto stelo sia per un avviso evidente di malfunzionamento sia per aumentare l’escursione del detto stelo senza impedimento da parte del segnalatore.

Eventualmente detto stelo, nella eventualità di una rottura della carcassa più interna, e non di una minima perdita del tubo a doppia carcassa, può evidenziare in maniera evidente il segnale di perdita sporgendo, dopo la rottura della cupola trasparente.

Opportunamente nella sopraesposta eventualità di rottura della cupola trasparente, non si verifica alcuna perdita incontrollata. Vantaggiosamente il segnalatore è facilmente sostituibile secondo la tipologia desiderata anche e sebbene il leak detector sia già installato ed operante sulla tubazione a doppia carcassa.

Nel seguito della trat tazione della presente invenzione si farà riferimento ad una specifica e preferita realizzazione avente ad oggetto un leak detector completamente meccanico dotato di un segnalatore ad anello colorato visibile attraverso una cupola trasparente con le vantaggiose caratteristiche sopra esposte, senza per questo voler limitare l’ambito di tutela, che in tutta genericità può essere compreso entro la definizione dell’invenzione nelle caratteristiche essenziali.

Breve descrizione dei disegni

Le caratteristiche tecniche dell’invenzione, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabil i dal contenuto delle rivendicazioni sottoriportate ed i vantaggi dello stesso risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fat ta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano una forma di realizzazione puramente esemplificativa e non limitativa, in cui:

- la fig. 1 mostra il leak detector dell’invenzione secondo una vista prospettica;

- la fig. 2 mostra il leak detector di fig. 1 secondo una vista in sezione con l’associazione alla filet tatura dello stelo costituita da una madrevite presente entro l’anello del segnalatore;

- la fig. 3 mostra il leak detector di fig. 1 secondo una vista in sezione con l’associazione alla filet tatura dello stelo costituita da una coppia di elementi sporgenti solidali all’anello del segnalatore;

- la fig. 4 mostra la parte di ingresso del corpo del leak detector con evidenziato il passaggio di comunicazione idraulica tra la camera intermedia del tubo a doppia carcassa e l’interno cavo del corpo del leak detector;

- la fig. 5 e la fig. 6 mostrano rispett ivamente in maniera prospettica e secondo una vista in sezione lo stelo mobile entro la cavità del corpo del leak detector;

- la fig. 7 mostra in maniera prospettica l’anello del segnalatore;

- la fig. 8 e la fig. 9 mostrano in sezione l’anello del segnalatore configurato rispettivamente con una madrevite e con degli elementi sporgenti adatti ad accoppiarsi con la filettatura a due principi dello stelo;

- la fig. 10 e la fig. 11 mostrano rispett ivamente in maniera prospettica ed in sezione la calotta trasparente configurata a cupola disposta in associazione al corpo del leak detector, attraverso la quale è visibile l’anello del segnalatore.

Descrizione dettagliata

Il detto leak detector 1 è costituto da un corpo 2 cavo, entro la cui cavità 5 si muove uno stelo 3, con un moto di traslazione secondo il proprio asse principale.

Attraverso una apertura di passaggio 4 sul detto corpo 2, lo stesso corpo 2 è in comunicazione idraulica con la camera di sicurezza posta intermedia tra le due carcasse coassiali della tubazione a doppia carcassa.

Una eventuale perdita del fluido trasportato dalla tubazione a doppia carcassa è infatt i t rat tenuta e raccolta nella camera intermedia.

Tale fluido, presente nella camera intermedia, attraverso il passaggio 4 di comunicazione idraulica con l’interno cavo del corpo 2, agisce su di una estremità 6 dello stelo 3 costringedolo a muoversi secondo il proprio asse principale.

Detta estremità 6, di tipo allargato, dello stelo 3 è dotata perimetralmente di una guarnizione 7 a tenuta, o da un o-ring, sulle pareti 18 della cavità 5 del corpo 2.

Opportunamente, per mantenere traccia della perdita e quindi della relativa segnalazione, su tale passaggio 4 è inserita una valvola di non ritorno 8 normalmente chiusa, che si apre già con una minima pressione, od a una pressione prevista, e ritorna nella sua condizione di normale stato chiuso nel caso in cui la perdita entro la camera intermedia venisse meno.

Detto stelo 3 mobile entro l’interno cavo 5 del corpo 2 si associa con un segnalatore 9, che risulta attivato a seguito dello spostamento di traslazione dello stelo 3 azionato dalla perdita.

La principale previsione di tale leak detector è che sia completamente meccanico.

Una tale previsione garantisce il suo funzionamento nel tempo, non essendo dipendente da forme autonome di energia (elettrica, chimica, ecc.).

Nel qual caso, con un leak detector 1 completamente meccanico, vantaggiosamente il segnalatore 9 è costitui to da un anello 10 indotto a muoversi dallo spostamento dello stelo 3.

Infatti detto anello 10, variamente colorato o con scala graduata, è visibile dall’esterno attraverso una calotta 17 trasparente di cui il leak detector 1 è dotato superiormente al corpo 2.

Opportunamente, per avere la maggiore visibilità possibile, detto anello 10, colorato in maniera indicativa sull’esterno con un colore indicante la presenza di una perdita ed un diverso colore indicante la assenza di perdita, è visibile at traverso una calotta 17 trasparente configurata a cupola.

L’associazione tra lo stelo 3 che si muove con uno spostamento di traslazione e i l segnalatore 9 ad anello 10 avviene meccanicamente con filettatura 11 sull’esterno dello stelo e madrevite 19 sull’interno dell’anello 10.

Poiché il funzionamento di tale leak detector 1 deve essere affidabile nel tempo, è importantissimo che gli attriti siano sempre limitat issimi. Inoltre è altrettanto importante che, anche dopo un prolungato periodo di inatt ività del leak detector, questo possa senz’altro evidenziare una improvvisa perdita, certi che ogni sua parte non presenti alcun incollamento e/o impuntamento.

Per tale motivo la filettatura 11 presente sull’esterno dello stelo è a due principi con un passo molto allungato e pendenza maggiore di 45°.

La modesta rotazione dell’anello 10 attorno al proprio asse, e coincidente con l’asse dello stelo 3, che si ottiene per unità di spostamento dello stelo 3, garantisce la assenza di impuntamenti . Tuttavia la elevata escursione possibile dello stelo 3 consente di ottenere una rotazione dell’anello 10 anche di 360°.

Una eventuale ulteriore escursione dello stelo 3, a seguito dell’azione di spinta del fluido dovuto al la perdita, porta lo stelo 3 a spingere contro la calotta 17, ed a una eventuale rottura della stessa per delle spinte del fluido eccessivamente elevate.

Al fine di ridurre ulteriormente gli attriti di rotazione del segnalatore 9 ad anello 10, esso, disposto tra i l corpo 2 del leak detector 1 e la calotta trasparente 17, risulta compreso, nelle sue superfici di trattenimento ed appoggio sia da una parte verso il corpo 2 del leak detector 1 e sia dall’altra parte verso la calotta 17 da un materiale antiattrito, preferibilmente teflon, configurato sottoforma di rondelle 12 piane.

Opportunamente nella direzione di contrasto alla spinta dello spostamento dello stelo 3 detta rondella 12 antiattrito è accoppiata ad una ulteriore rondella 13 di teflon per minimizzare gli attriti secondo uno strisciamento di teflon su teflon.

Eventualmente una delle suddette rondelle 12, 13 nella superficie di accoppiamento rivolta verso la rondella affacciata non presenta una superficie liscia e continua, ma dispone di una serie di denti sporgenti , per minimizzare la superficie di contatto anche tra teflon e teflon.

Sempre ai fini di garantire l’efficienza della conversione del movimento rettilineo dello stelo 3, in movimento di rotazione del segnalatore 9 ad anello 10, la madrevite 19 che si associa con la filettatura 11 presente sullo stelo 3, è sostituta da una coppia contrapposta di elementi sporgenti 14 che si inseriscono entro il filetto della filettatura 11.

Detta coppia di elementi sporgenti 14 contrapposti t rattenuti entro apposite sedi 21, ma solidali al segnalatore 9 ad anello 10, possono essere delle sfere o altri denti preferibilmente di materiale antiattrito.

Infatti non è previsto che vi sia usura tra i vari elementi che possono muoversi in movimento relativo tra loro, potendo verificarsi il movimento relativo solo a seguito di una perdita della tubazione a doppia carcassa ed essendo questa eventuale perdita senz’altro un evento isolato occasionale ed eccezionale.

Per contrastare il movimento di rotazione dello stelo 3 rispetto al proprio asse, durante lo spostamento di traslazione dello stesso stelo 3, è previsto uno perno guida 15, la cui sede 20 è configurata con asse parallelo, ma disassato rispetto all’asse principale dello stelo 3.

Per mantenere in posizione di riposo lo stelo 3, sono presenti dei mezzi elastici 16, preferibilmente una molla elicoidale, disposta coassiale allo stelo 3 stesso e compresa entro la cavità 5 del corpo 2.

Detti mezzi elastici 16 presentano una costante elastica minima in maniera da non opporsi eccessivamente alla movimentazione dello stelo 3 e limitare la minima perdita rilevabile dal leak detector. Detta molla elicoidale, avvolgendo in maniera coassiale gran parte dello stelo 3 risulta sufficientemente estesa per poter contrastare l’azione del fluido della perdita, secondo ed in maniera proporzionale alla gravità della perdita e quindi la progressione dello spostamento dello stelo 3 fornisce una valutazione della entità della perdita stessa.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1) Leak detector, comprendente un corpo (2) dotato di una apertura (4) in comunicazione idraulica con la camera intermedia di una tubazione a doppia carcassa, caratterizzato dal fatto che entro la cavità (5) del detto corpo (2) è presente uno stelo (3), in grado di muoversi, con un movimento di traslazione, a seguito della pressione esercitata su di una sua prima estremità (6) dalla perdita di fluido, e dotato alla seconda estremità, opposta alla prima estremità (6), di una filettatura (11) in grado di fare ruotare un elemento di segnalazione (9) visibile all’esterno del detto leak detector (1).
2. 2) Leak detector, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fat to che su detto condotto di ingresso (4) è presente una valvola di non ritorno (8).
3. 3) Leak detector, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fat to che detta valvola di non ritorno (8) è di tipo calibrato.
4. 4) Leak detector, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fat to che la conversione del movimento traslatorio dello stelo (3), secondo il proprio asse, in un movimento rotatorio del segnalatore (9), secondo una rotazione con asse coincidente con l’asse dello stelo, avviene tra filettatura (11) dello stelo (3) e madrevite (19) sul segnalatore (9) 5) Leak detector, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fat to che detta filet tatura (11) è a due principi. 6) Leak detector, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fat to che detta filettatura (11) ha una inclinazione maggiore di 45°. 7) Leak detector, secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fat to che detto segnalatore (9) è costituito da un anello (10) variamente colorato sull’esterno. 8) Leak detector, secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che detto anello (10) ruota secondo il proprio asse principale, coincidente con l’asse dello stelo (3), secondo una rotazione di circa 360°. 9) Leak detector, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fat to che la detta associazione tra lo stelo (3) e segnalatore (9) avviene secondo il principio di filet tatura (11) e madrevite (19), in cui la madrevite (19) è preferibilmente sostituita da una coppia di sfere, o altri equivalenti elementi, trattenute e sostenute dal segnalatore (9) che si impegnano sporgenti entro la filettatura (11) dello stelo (3). 10) Leak detector, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fat to che detto stelo (3) espone visibile la propria parte terminale at traversando il segnalatore (9), ed eventualmente rompendo la cupola (17) trasparente, disposta a protezione del segnalatore ed unita al corpo (2) del leak detector (1). 11) Leak detector, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fat to che solo la parte del detto segnalatore (9) è sostituibile anche quando il leak detector (1) sia già installato sulla tubazione a doppia carcassa. 12) Leak detector, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fat to che detto stelo (3) nel suo movimento di traslazione è impedito di ruotare attorno al proprio asse principale da parte di un perno guida (15), eventualmente solidale al corpo (2), alloggiato entro una sede (20) presente nello stelo (3), e che si estende nel corpo (2), la quale sede (20) è configurata con asse parallelo, ma disassato rispetto all’asse principale dello stelo (3).