NL1013523C2

NL1013523C2 - Changeover valve with shut-off and expansion functions.

Info

Publication number: NL1013523C2
Application number: NL1013523A
Authority: NL
Inventors: Robert M Purton; Richard Tran; Jay R Clark
Original assignee: Ingersoll Dresser Pump Co
Priority date: 1998-11-09
Filing date: 1999-11-08
Publication date: 2006-04-25
Also published as: NL1013523A1; JP2000145989A

Description

>- Λ- Λ.: 1> - Λ- Λ .: 1

Wisselklep met afsluit- en expansiefunctiesChangeover valve with shut-off and expansion functions

ACHTERGROND VAN DB UITVINDINGBACKGROUND OF DB INVENTION

De onderhavige uitvinding heeft in het algemeen betrekking op fluïdumregelkleppen voor ontcokingsgereedschap-pen en meer in het bijzonder op enkelklepsinrichtingen voor 5 het selectief toevoeren van fluïdum aan elk van of aan geen van een veelvoud aan ontcokingsgereedschappen en voor de expansie van fluïdum uit niet in gebruik zijnde ontcokingsgereedschappen .The present invention relates in general to fluid control valves for decoupling tools and more particularly to single-valve devices for selectively supplying fluid to each of or to none of a plurality of decanting tools and for the expansion of fluid from non-use decoking tools.

Tijdens de raffinage van aardolie, worden de zware 10 aardoliefracties welke achterblijven in de laatste fase van de bewerking in zeer grote verwarmingsvaten gebracht en tot een temperatuur verhit die voldoende is om alle overblijvende vluchtige materialen te extraheren. Na een dergelijke extractie, is het residu dat in de gaten achterblijft vaste cokes 15 die in hoofdzaak vrij is van vluchtige stoffen. Wanneer de vaten gevuld raken met de cokes moeten zij worden gereinigd, oftewel ontcoked, om voor verder gebruik weer beschikbaar te zijn. Dit wordt gewoonlijk verkregen met gebruikmaking van waterstraalsnijspuitmonden, welke onder een hoge druk werken, 20 om de cokes voldoende te snijden en te verkleinen om deze uit de cokesvaten te kunnen spoelen. Het water wordt aan de spuitmonden toegevoerd in een debiet van ongeveer 9100 liter per minuut (2000 gallon per minuut) en een druk van ongeveer 3000 psi. Elk cokesvat heeft zijn eigen klep welke vanuit een 25 verzamelleiding wordt gevoed, welke op zijn beurt wordt gevoed door een bovenstroomse regelkiep voor het ontcoken.During the refining of petroleum, the heavy petroleum fractions remaining in the final phase of the operation are brought into very large heating vessels and heated to a temperature sufficient to extract all remaining volatile materials. After such an extraction, the residue that remains in the holes is solid coke 15 that is substantially free of volatile substances. When the barrels are filled with the coke, they must be cleaned, or uncooked, to be available for further use. This is usually achieved using water jet cutters operating under high pressure to cut and reduce the coke sufficiently to flush it out of the coke vessels. The water is supplied to the nozzles at a flow rate of approximately 9100 liters per minute (2000 gallons per minute) and a pressure of approximately 3000 psi. Each coke vessel has its own valve which is fed from a collection line, which in turn is fed by an upstream control valve for decoking.

Bovendien wordt een omleidingsklep toegepast om water terug te voeren naar de voorraadtank voor de straalpomp, wanneer de vaten alle zijn afgesloten van de verzamelleiding. Bij een 30 gebruikelijke waterstroomvolgorde zoals momenteel wordt gebruikt voor ontcokingssystemen, stroomt water daarom vanaf de brontank voor het aanzuigen van het water naar de straalpomp, vervolgens naar de regelkiep voor het ontcoken, daarna naar de verzamelleiding, vervolgens door één van de wissel-35 kleppen aan de verzamelleiding naar een cokesvat. Het Amerikaanse octrooischrift US 3.964.516, op 22 juni 1976 verleend _10_13R 9 ά _ -_ 2 , > . ' aan Purton et al., beschrijft een klep voor het regelen van de ontcokingsstroom welke wordt gebruikt om de verzamellei-ding zoals hierboven beschreven te voeden en de inhoud daarvan is hierbij door middel van referentie opgenomen. De lei-5 dingen en de kleppen die nodig zijn voor dergelijke hoge drukken en hoge debieten zijn groot en duur, zowel in aanschaf, installatie als onderhoud, en in het bijzonder voor een cokesinstallatie welke uit meerdere vaten bestaat.In addition, a by-pass valve is used to return water to the storage tank for the jet pump when the vessels are all sealed off from the collection line. In a conventional water flow sequence as currently used for decoking systems, therefore, water flows from the source tank for sucking in the water to the jet pump, then to the control valve for decoking, then to the manifold, then through one of the exchange valves at the manifold to a coking vessel. U.S. Pat. No. 3,964,516, issued June 22, 1976, 10, 13, 9, 2. to Purton et al., discloses a valve for controlling the decoking stream which is used to feed the collection line as described above and the contents thereof are hereby incorporated by reference. The conduits and valves required for such high pressures and high flow rates are large and expensive, both in procurement, installation and maintenance, and in particular for a coke installation consisting of several vessels.

Het voorgaande beschrijft de beperkingen welke 10 bekend zijn en welke worden tegengekomen bij de huidige wisselkleppen in verdeelleidingen voor cokesinstallaties welke meerdere vaten hebben. Het is daarom een voordeel om een alternatief te verschaffen dat in ieder geval één of meer van de beperkingen zoals hiervoor beschreven oplost. Overeen-15 komstig wordt een geschikt alternatief verschaft met inbegrip van eigenschappen welke hierna duidelijker zullen worden beschreven.The foregoing describes the limitations which are known and which are encountered in the present diverting valves in manifolds for coking plants which have several vessels. It is therefore an advantage to provide an alternative that at least resolves one or more of the limitations described above. Accordingly, a suitable alternative is provided including features which will be described more clearly below.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDINGSUMMARY OF THE INVENTION

20 Volgens één aspect van de onderhavige uitvinding wordt dit verkregen door het verschaffen van een wisselklep voor het richten van de snijvloeistof aan één of aan geen van een veelvoud aan cokesvaten, omvattende: een kleplichaam met een vloeistofinlaat en een veelvoud aan vloeistofuitlaatpoor-25 ten; een klepkern welke beweegbaar bevestigd is in het kleplichaam, welke klepkern geleidingsmiddelen heeft voor het ontvangen van het snij fluïdum uit de fluïduminvoer en voor het richten van het snij fluïdum naar één van het veelvoud aan fluïdumuitlaatpoorten; en middelen voor het bewegen van de 30 klepkern om het snij fluïdum te richten naar een gekozen uit-laatpoort.According to one aspect of the present invention, this is achieved by providing a shuttle valve for directing the cutting fluid to one or none of a plurality of coke vessels, comprising: a valve body with a fluid inlet and a plurality of fluid outlet ports; a valve core movably mounted in the valve body, said valve core having guide means for receiving the cutting fluid from the fluid inlet and for directing the cutting fluid to one of the plurality of fluid outlet ports; and means for moving the valve core to direct the cutting fluid to a selected outlet port.

De voornoemde alsmede andere aspecten zullen duidelijker worden uit de volgende gedetailleerde beschrijving van de uitvinding wanneer deze wordt beschouwd in samenhang met 35 de bijgaande tekening.The aforementioned as well as other aspects will become more apparent from the following detailed description of the invention when considered in conjunction with the accompanying drawings.

1 01 3523_______ . · < ' 31 01 3523_______. · <'3

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Fig. 1 is een schematisch diagram dat een ont-cokingslayout weergeeft welke gebruik maakt van de wisselklep volgens de uitvinding voor een cokesinrichting met vier 5 vaten; fig. 2 is een schematische vergrote dwarsdoorsnede van een voorkeursuitvoeringsvorm van een wisselklep volgens de uitvinding; fig. 3 is een gedeeltelijke doorsnede van een boven-10 aanzicht, genomen langs de lijn 3-3 uit fig. 2, van de wisselklep; fig. 4 is een schematische gedeeltelijke dwarsdoorsnede van een tweede lineaire uitvoeringsvorm van de klep volgens de uitvinding; en 15 fig. 5 is een gedeeltelijke dwarsdoorsnede, genomen langs de lijn 5-5 van fig. 3, van de uitlaatpoortzitting waartegen de klepkern is gezeten om lekkage te beperken.FIG. 1 is a schematic diagram showing a decoking layout using the shuttle valve according to the invention for a four-barrel coking device; Fig. 2 is a schematic enlarged cross-section of a preferred embodiment of a shuttle valve according to the invention; Fig. 3 is a partial sectional view from above of a view taken along the line 3-3 of Fig. 2 of the shuttle valve; Fig. 4 is a schematic partial cross-sectional view of a second linear embodiment of the valve according to the invention; and FIG. 5 is a partial cross-sectional view, taken along line 5-5 of FIG. 3, of the outlet port seat against which the valve core is seated to limit leakage.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVINGDETAILED DESCRIPTION

20 Fig. 1 toont schematisch de stroompaden voor het fluïdum dat wordt gebruikt voor het waterstraalsnijden van een ontcokingssysteem voor een cokesinstallatie die uit vier vaten bestaat. Een brontank 60 bevat een onmetelijke hoeveelheid water welke door de leiding 67 met behulp van een pomp 25 70 wordt onttrokken en door een leiding 112 wordt gepompt naar de regelklep 100 voor het ontcoken. Indien geen van de cokesvaten 20, 30, 40, 50 dient te worden ontcoked, wordt het water teruggevoerd naar de brontank 60, door een pijp 160, met behulp van de regelklep 100. Voor het ontcoken van het 30 vat 20, wordt het water dat door de leiding 110 wordt gevoerd, vanuit de regelklep 100, verdeeld naar een pijp 21 met behulp van de wisselklep 10 en vervolgens naar het vat 20. Dezelfde werking van de wisselklep 10 verdeelt water via de leidingen 31, 41, 51 naar de ontcokingsvaten 30, 40 of, 35 respectievelijk 50.FIG. 1 shows schematically the flow paths for the fluid used for water jet cutting of a decoking system for a coking plant consisting of four vessels. A source tank 60 contains an immeasurable amount of water which is withdrawn from the pipe 67 with the aid of a pump 70 and is pumped through a pipe 112 to the control valve 100 for decoking. If none of the coking vessels 20, 30, 40, 50 is to be decoked, the water is returned to the source tank 60, through a pipe 160, with the aid of the control valve 100. For decoking the vessel 20, the water becomes passed through the line 110, from the control valve 100, distributed to a pipe 21 with the aid of the shuttle valve 10 and then to the vessel 20. The same operation of the shuttle valve 10 distributes water via the pipes 31, 41, 51 to the decoking vessels 30, 40 or, 35 and 50 respectively.

Wanneer het ontcoken is gestopt, richt de regelklep 100 het water terug naar het bronvat 60. Het is echter niet ongebruikelijk om enige lekkage van water door de leiding 110 naar de verdeelklep 10 te verkrijgen. Een dergelijke lekkage _ 1013523 __ 4 wordt teruggeleid naar het bronvat door middel van de leiding 61. De regelklep 100 voert daarom het grootste deel van het water naar het bronvat 60 door middel van de leiding 160, terwijl de wisselklep, in zijn afgesloten of blokkerende 5 positie, elke lekkage welke uit de regelklep 100 komt terugleidt of terug doet voeren naar hetzelfde bronvat.When decoking is stopped, the control valve 100 directs the water back to the source vessel 60. However, it is not uncommon to obtain any leakage of water through the conduit 110 to the manifold valve 10. Such a leakage is returned to the source vessel through the line 61. The control valve 100 therefore carries most of the water to the source vessel 60 through the line 160, while the diverter valve, in its shut off or blocking 5 position, any leakage coming from the control valve 100 returns or causes it to return to the same source vessel.

De fign. 2 en 3 tonen vergrote dwarsdoorsneden en, respectievelijk, bovenaanzichten van de voorkeursuitvoeringsvorm van de wisselklep 10 volgens de uitvinding. De klep 10 10 omvat een in hoofdzaak cilindrisch kleplichaam 11 met een enkele fluïduminvoerpoort 110 op zijn as en een veelvoud aan radiale fluïdumuitlaatpoorten 24, 34, 44, 54, 64, welke uniform rond zijn omtrek zijn aangebracht. Een afdekplaat 12 wordt op zijn plaats gehouden door middel van bouten 13 of 15 andere standaard bevestigingsmiddelen. Een klepkern 15 heeft een enkele geleiding 115 welke zich uitstrekt vanuit een eerste uiteinde 116, welke in continue fluïdumcommunicatie staat met de f.luïduminvoer 110 van het kleplichaam 11, naar een tweede uiteinde 117, welke naar keuze kan zijn geplaatst, in 20 fluïdumcommunicatie, met elk van de radiale fluïdumuitlaatpoorten om het water naar het gewenste vat of houder te richten. In de voorkeursuitvoeringsvorm wordt de klepkern bewogen door een electrische roterende actuator 18 welke aan de as 19 van de klepkern 15 is verbonden, welke as uitsteekt door de 25 afdekplaat 12. Een recht tandwiel 16 en een klein tandwiel 17 worden getoond als één mogelijke aandrijfcombinatie welke kunnen worden aangedreven door de electrische roterende actuator 18, waar de deskundigen in de techniek zullen begrijpen dat een directe aandrijving door de actuator aan de as 19 ook 30 mogelijk zal zijn. In elk geval worden plaatsbepalende schakelaars (niet getoond) gebruikt om de actuator 18 te laten weten wanneer de gekozen positie is bereikt door de klepkern 15. De klepkern 15 wordt stevig op zijn plaats gehouden door de fluïduminvoerpoortzitting 90 en de fluïdumuitvoerpoortzit-35 ting 80 (fig. 5) welke aanliggen tegen de kern vanuit de vijf op gelijkmatig geplaatste radiale posities van de uitlaat-poorten 24, 34, 44, 54, 64 en deze verschaffen afdichtingen rond het eerste uiteinde 116 en het respectievelijke tweede uiteinde 117 van de geleider 115.The Figs. 2 and 3 show enlarged cross-sections and, respectively, top views of the preferred embodiment of the shuttle valve 10 according to the invention. The valve 10 comprises a substantially cylindrical valve body 11 with a single fluid entry port 110 on its axis and a plurality of radial fluid outlet ports 24, 34, 44, 54, 64, uniformly arranged around its circumference. A cover plate 12 is held in place by means of bolts 13 or other standard fasteners. A valve core 15 has a single guide 115 extending from a first end 116, which is in continuous fluid communication with the fluid inlet 110 of the valve body 11, to a second end 117, which may optionally be placed, in fluid communication, with each of the radial fluid outlet ports to direct the water to the desired vessel or container. In the preferred embodiment, the valve core is moved by an electric rotary actuator 18 which is connected to the axis 19 of the valve core 15, which axis projects through the cover plate 12. A straight gear 16 and a small gear 17 are shown as one possible drive combination which can be driven by the electric rotary actuator 18, where those skilled in the art will appreciate that a direct drive through the actuator to the shaft 19 will also be possible. In any case, locating switches (not shown) are used to notify the actuator 18 when the selected position has been reached by the valve core 15. The valve core 15 is held securely in place by the fluid input port seat 90 and the fluid output port seat 80 ( Figure 5) which abut against the core from the five uniformly placed radial positions of the outlet ports 24, 34, 44, 54, 64 and these provide seals around the first end 116 and the respective second end 117 of the conductor 115 .

1013523 I > I · 51013523 I> 5

Fig. 4 toont een alternatieve lineaire uitvoeringsvorm van de wisselklep 200. In dit geval heeft een uitgestrekt kleplichaam 211 een enkele fluïduminvoer 210 aan één zijde en een veelvoud aan (vijf) uitlaatpoorten 25, 35, 45, 5 55, 65 welke in één lijn zijn geplaatst aan de tegenover liggende zijde. Een uitgestrekte klepkern 225 is geplaatst tussen de invoerpoort en de uitlaatpoorten om de fluïdum-communicatie daartussen te regelen. De klepkern 225 heeft een enkele fluïdumgeleiding 215 welke zich uitstrekt vanuit een 10 eerste uiteinde 216 naar een tweede uiteinde 217. Het eerste uiteinde 216 staat in constante fluïdumcommunicatie met de fluïduminvoer 210 door middel van de uitstrekking van de opening van het eerste uiteinde 216 van de geleiding 215 langs nagenoeg de gehele lengte van de klepkern 225. Wanneer 15 de klepkern wordt verplaatst om het tweede uiteinde 217 van de geleiding in fluïdumcommunicatie met een gekozen fluïdum-uitvoerpoort 25, 35, 45, 55, 65 te brengen, zal deze derhalve nooit de fluïdumcommunicatie met de invoerpoort 210 verliezen.FIG. 4 shows an alternative linear embodiment of the shuttle valve 200. In this case, an extended valve body 211 has a single fluid inlet 210 on one side and a plurality of (five) outlet ports 25, 35, 45, 55, 65 disposed in one line on the opposite side. An extended valve core 225 is disposed between the input port and the outlet ports to control fluid communication between them. The valve core 225 has a single fluid guide 215 extending from a first end 216 to a second end 217. The first end 216 is in constant fluid communication with the fluid inlet 210 by extending the opening of the first end 216 of the guide 215 along substantially the entire length of the valve core 225. When the valve core is moved to bring the second end 217 of the guide into fluid communication with a selected fluid output port 25, 35, 45, 55, 65, it will never lose the fluid communication with the input port 210.

20 In bedrijf komt het water dat door de pijp 120 bin nenkomt in de invoerpoort 210 in het kleplichaam 211 terecht. Van daaruit voert het door het eerste uiteinde 216 van de geleider 215 naar het tweede uiteinde 217. Afhankelijk van welke van de uitlaatpoorten 25, 35, 45, 55, 65 is gekozen zal 25 het water door de leiding 22, 32, 42, 52, 62 gaan om water-straaldruk voor ontcokingsdoeleinden te verschaffen aan één van de vier cokesvaten of om te worden teruggevoerd aan het bronvat 60.In operation, the water entering through the pipe 120 enters the inlet port 210 into the valve body 211. From there it passes through the first end 216 of the conductor 215 to the second end 217. Depending on which of the outlet ports 25, 35, 45, 55, 65 is selected, the water will pass through the pipe 22, 32, 42, 52 62 to provide water jet pressure for decoking purposes to one of the four coke vessels or to be returned to the source vessel 60.

__L01 3523____L01 3523__

Claims

A shuttle valve for directing cutting fluid to one or none of a plurality of coke vessels, comprising: a valve body with a fluid inlet and a plurality of fluid outlet ports; 5 a valve core movably mounted in the valve body, the valve core having guide means for receiving cutting fluid from the fluid inlet and for directing the cutting fluid to one of the plurality of fluid outlet ports; and means for moving the valve core to direct the cutting fluid to a selected output port.

2. Changeover valve according to claim 1, wherein the guide means comprise a passage extending through the valve core from a first port which is continuously connected to the fluid inlet to a second port which can optionally be connected to each of the plurality of fluid output ports.

The shuttle valve of claim 1, wherein the means for moving the valve core to direct the cutting fluid 20 to a selected output port includes a drive mechanism for rotating the valve core to selectively select the second port with each of the contact multiple output ports.

4. Switch valve according to claim 1, wherein the means for moving the valve core to direct the cutting fluid to a selected output port comprises a drive mechanism for longitudinally moving the valve core to selectively select the second port with each of the to bring a multitude of output ports into contact.

A shuttle valve for directing cutting fluid to one or none of a plurality of coke vessels, comprising: a valve body with an interior space bounded by a wall formed by a surface of a circumference about a central axis, a plurality of radial _ 101 3523_____ • .. * cutting fluid outlet ports arranged through the wall and a cutting fluid inlet port disposed on the central axis; a valve core with an outer surface defining a surface of a circumferential congruent with the wall of the valve body, the valve core having a single guide with a first axially placed end in continuous circuit with the fluid input port of the valve body and a second radially placed end that can be coupled to any of the plurality of cutting fluid outlet ports; and means for rotating the valve core to provide coupling between the second end of the guide and a selected output port for the cutting fluid.

6. Switching valve for directing cutting fluid to one or none of a plurality of coke vessels, comprising: an extended valve body with an internal space, a plurality of cutting fluid outlet ports which penetrate the wall along a first side of the valve body, and a cutting fluid input port disposed on the opposite side of the output ports; an extended valve core with an outer surface congruent with the wall of the valve body, the valve core having a single guide with a first portion in continuous engagement with the fluid inlet port of the valve body and a second end that can be coupled to any of the plurality of output ports for the cutting fluid; and means for longitudinally displacing the valve core to provide coupling between the second end of the guide and a selected outlet port for cutting fluid. 1013523