DE3819300C1

DE3819300C1 - Method for testing the leak-tightness of sealing elements in shut-off fittings and a device for carrying out the method

Info

Publication number: DE3819300C1
Application number: DE19883819300
Authority: DE
Inventors: Michael Barmwoldt; Armin Dipl.-Ing. Pfeiffer; Joerg Dipl.-Ing. Senftleben; Dietmar Dr.-Ing. 3100 Celle De Flehr
Original assignee: Hermann Von Rautenkranz Internationale Tiefbohr & Co Kg Itag 3100 Celle De GmbH
Current assignee: Hermann Von Rautenkranz Internationale Tiefbohr & Co Kg Itag 3100 Celle De GmbH
Priority date: 1988-06-03
Filing date: 1988-06-03
Publication date: 1989-12-14

Abstract

Shut-off fitting in the form of a ball valve (10) for the alternate shutting off of pipes (20), with a housing (11) composed of at least two parts and having an inlet pipe stub (13), which can be connected to the pipe, and an outlet pipe stub, having a floating spherical plug (12) enclosed in the housing. In the shut-off position, the build-up of a pressure difference between the inlet and outlet sides brings the spherical plug (12) into metal-to-metal sealing contact with spherical ball-seat faces (19) associated with the pipe stubs. Assigned to each of the sealing ball-seat faces (19) is a second, axially displaceable sealing system (18, 27) which is connected via at least one balance hole (28) to the housing interior (15) between the inner wall (23) of the housing (11) and the rear wall (14) of the spherical plug (12). The housing interior (15) can be filled with an inert pressurised gas via a filling hole (30) that can be shut off. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zur Prüfung der Dichtheit von Dichtelementen bei Absperrarmaturen in Form eines Kugelhahns zum wechselweisen Absperren von Rohr leitungen mit einem aus mindestens zwei Teilen zusammen gesetzten Gehäuse, in dem ein schwimmend gelagertes Kugel küken eingeschlossen ist, das in Absperrstellung beim Auf bau einer Druckdifferenz zwischen der Zuström- und der Ab strömseite in sphärische Kugelsitzflächen metallisch dich tend in Anlage bringbar ist.The invention initially relates to a method for testing the tightness of sealing elements in shutoff valves in Shape of a ball valve for alternately shutting off pipes lines with one of at least two parts set housing in which a floating ball chick is included, which is in the shut-off position when opening build a pressure difference between the inflow and the down upstream in spherical spherical seating surfaces metallic tend to be available.

Derartige Absperrarmaturen, wie sie beispielsweise aus der WO 87 00 597 bekannt sind, weisen Kugelsitzflächen auf, die als metallische Dichtungen den zuström- und den abströmsei tigen Rohrstutzen zugeordnet sind. Das dabei als Absperror gan dienende Kugelküken ist frei schwimmend ausgebildet und wird von dem Systemdruck gegen die Kugelsitzfläche des druckabgewandten Rohrstutzens gepreßt. Von den auf beiden Seiten vorhandenen metallischen Dichtungen in Form der Ku gelsitzflächen ist somit jeweils nur eine, nämlich die druckabgewandte, wirksam, während die druckzugewandte Dich tung nicht dichtet und eine Druckübertragung von der druck führenden Rohrleitung in den Gehäuseinnenraum zwischen Ge häuseinnenwandung und Kükenrückwand, der sog. Kaverne, er möglicht. Die Dichtpressung des Kugelkükens erfolgt druck abhängig aus dem Rohrleitungsdruck.Such shut-off valves, such as those from the WO 87 00 597 are known to have spherical seat surfaces that as inlet and outlet seals as metallic seals term pipe socket are assigned. This as a barrier gan serving ball plug is free floating and is determined by the system pressure against the ball seat surface of the pressurized pipe socket pressed. Of those on both Side existing metallic seals in the form of the Ku Gel seat surfaces is therefore only one, namely the pressure-away, effective, while the pressure-up you tion does not seal and a pressure transfer from the pressure leading pipeline into the interior of the housing between Ge inner wall and chick rear wall, the so-called cavern, he possible. The ball plug is pressed tightly under pressure depending on the pipeline pressure.

Das Küken ist zur Vermeidung von zu großen Bewegungen aus seiner Achse während der Schwimmlage mit einer Abstützung abgestützt, ansonsten jedoch nicht fest zwischen den Kugel sitzflächen eingeklemmt. Da das Küken durch seine schwim mende Lagerung jede beliebige Position zwischen den als Dichtung wirkenden Kugelsitzflächen einnehmen kann, ist eine Überprüfung der Dichtheit in Offenstellung nicht möglich, denn in dem Gehäuseinnenraum herrscht stets der gleiche Druck wie in dem Rohrleitungssystem.The chick is out to avoid too much movement its axis during the swimming position with a support supported, but not otherwise firmly between the ball seats squeezed. As the chick swims through its mende storage any position between the as Gasket acting spherical seating surfaces is a check of the tightness in the open position is not possible, because there is always the inside of the housing same pressure as in the piping system.

Aus der DE-PS 4 50 941 ist eine Dichtigkeitsprüfung bekannt, bei der durch zwei Nähte miteinander verschweißte Teile mindestens einen abgedichteten Zwischenraum einschließen. In diesen Zwischenraum wird zur Dichtigkeitsprüfung eine Druckflüssigkeit hineingepreßt. Eine solche Dichtigkeits prüfung ist aus Platzgründen bei einem Kugelküken nicht möglich.A leak test is known from DE-PS 4 50 941, with the parts welded together by two seams include at least one sealed space. A leak test is carried out in this space Hydraulic fluid pressed in. Such a tightness Due to lack of space, testing is not necessary for a ball plug possible.

Eine Überprüfung in Geschlossenstellung ist bei einem Kugel küken zwar möglich, jedoch nur für den stromabseitigen Rohr bereich. Da das stromabseitige Volumen sehr groß sein kann, kann auch hier eine Druckdifferenz nicht oder nur sehr schwer gemessen werden. Austretendes Medium kann aber be reits sehr große Schäden hervorrufen. Eine praktikable Funktionsüberprüfung der Kükendichtungen ist bei einer der artigen Armatur insgesamt nicht oder nur sehr ungenügend möglich. Ebenso verhält es sich bei der Durchführung von Wartungsarbeiten. Das Austreten des an sich abgesperrten Mediums, beispielsweise eines brennbaren oder giftigen Gases, auf der druckabgewandten Seite kann durch Undichtig keiten der Dichtungen nicht ausgeschlossen oder verhindert werden.A check in the closed position is for a ball Chicks are possible, but only for the downstream pipe Area. Since the downstream volume can be very large, here too a pressure difference cannot or only very much difficult to measure. Escaping medium can be cause great damage. A workable Functional check of the plug seals is one of the like valve overall not or only very insufficient possible. The same applies to the implementation of Maintenance work. The emergence of the cordoned off itself Medium, for example a flammable or toxic Gases on the non-pressure side can be leaky gaskets are not excluded or prevented will.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es zunächst, ein Verfahren zu schaffen, mit dem bei einem Kugelhahn mit schwimmend gelagertem Kugelküken in Offenstellung eine Dichtheitsprüfung durchgeführt werden kann.The object of the present invention is first a To create procedures with using a ball valve Floating ball plug in the open position Leakage test can be carried out.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß daß der Gehäuse innenraum zwischen der Innenwandung des Gehäuses und der Rückwand des Kugelkükens mit einem inerten Gas mit einem vorbestimmten Druck bespannt wird, der höher als der Druck in der abzusperrenden Rohrleitung ist, der Druck des iner ten Gases über einen vorbestimmten Zeitraum konstant gehal ten wird und der konstante Druck auf Druckabweichungen be obachtet wird. Durch diese Maßnahmen wird ein Verfahren geschaffen, mit dem die Dichtigkeit der Kugelsitzflächen eines Kugelkükens unabhängig vom Rohrdruck und in jeder Betriebssituation geprüft werden kann. This problem is solved in that the housing interior between the inner wall of the housing and the Back wall of the ball plug with an inert gas with a predetermined pressure is covered, which is higher than the pressure in the pipeline to be shut off, the pressure of the internal ten gas constant over a predetermined period and the constant pressure on pressure deviations is taken care of. These measures become a procedure created with which the tightness of the spherical seat surfaces a ball plug regardless of pipe pressure and in each Operating situation can be checked.

Eine weitere Aufgabe ist es, einen Absperrhahn mit schwim mend gelagertem Kugelküken so auszugestalten, daß eine Dichtheitsprüfung der Dichtelemente in geöffnetem Zustand nach dem eingangs beschriebenen Verfahren durchgeführt wer den kann und in geschlossenem Zustand das Überströmen von Medium sicher verhindert wird.Another job is to put a stopcock with a swim mend stored ball plug so that a Leak test of the sealing elements in the open state who carried out according to the procedure described above that can and in the closed state the overflow of Medium is reliably prevented.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß den dichtenden Kugel sitzflächen jeweils ein zweites axial und radial verschieb bares Dichtsystem zugeordnet ist, das zweite Dichtsystem über mindestens eine Druckausgleichsbohrung mit dem Gehäu seinnenraum zwischen der Innenwand des Gehäuses und der Rückwand des Kugelkükens verbunden ist und der Gehäuseinnen raum über eine absperrbare Befüllbohrung mit einem inerten Gas befüllbar ist.This problem is solved in that the sealing ball seating surfaces a second axially and radially bares sealing system is assigned, the second sealing system via at least one pressure equalization hole with the housing interior space between the inner wall of the housing and the Back wall of the ball valve is connected and the housing interior space via a lockable filling hole with an inert Gas can be filled.

Durch diese Maßnahmen wird ein Absperrhahn geschaffen, bei dem zusätzliche Sitzringe einem schwimmend gelagerten Ku gelküken folgen können und damit in jeder Lage dichtend anliegen. Als Sicherheitsmaßnahme bei der Durchführung von Schweiß- und Wartungsarbeiten ist es vorgesehen, daß das inerte Gas bei abgesperrtem Kugelküken als Sicherheitsvor lage für die Abströmseite verwendet wird. These measures create a shut-off valve at the additional seat rings a floating Ku can follow gel chicks and thus seal in any position issue. As a security measure when performing Welding and maintenance work is provided for that inert gas when the ball plug is closed as a safety precaution location is used for the downstream side.

Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den Unteransprüchen beschrieben.Further advantageous measures are in the subclaims described.

Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeich nung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben; es zeigt:The invention is in the accompanying drawing shown and is described in more detail below; it shows:

Fig. 1 die Gesamtansicht eines Absperrorgans in Form eines Kugelhahns, mit schwimmend gelagertem Kugelküken und dem Kugelküken axial und radial folgenden Sitz ringen, teilweise geschnitten; Figure 1 shows the overall view of a shut-off device in the form of a ball valve, with a floating ball plug and the ball plug axially and radially following seat, partially cut.

Fig. 2 die Detaildarstellung einer mit einem inerten Gas bespannbaren Kaverne eines Kugelhahns, mit dem Ku gelküken axial und radial folgenden Sitzringen, entsprechend dem Ausschnitt II in der Fig. 1. Fig. 2 shows the detail of a bespannbaren with an inert gas cavity of a ball valve, with the Ku gelküken axially and radially following seat rings, corresponding to the detail II in FIG. 1.

Der in der Fig. 1 dargestellte Kugelhahn 10 besteht im we sentlichen aus einem Gehäuse 11, in dem ein Kugelküken 12 schwimmend gelagert ist. Das Gehäuse 11 besteht aus minde stens zwei Teilen, die mit einer Schweißnaht 17 miteinander verbunden sind. Beim Zusammenschweißen des Gehäuses 11 wird das Kugelküken 12 mit eingeschweißt. Das Gehäuse 11 ist axial außen mit zwei einander gegenüberliegenden Rohran schlüssen 13 versehen, die mit einer Rohrleitung 20 (Pfeil) verbunden werden können.The ball valve 10 shown in FIG. 1 consists essentially of a housing 11 in which a ball plug 12 is floating. The housing 11 consists of at least two parts which are connected to one another with a weld seam 17 . When the housing 11 is welded together, the ball plug 12 is also welded in. The housing 11 is axially outside with two opposite Rohran connections 13 which can be connected to a pipe 20 (arrow).

Zwischen der Rückseite 14 des Kükens 12 und der Innenwan dung 23 des Gehäuses 11 ist eine ringförmige Kaverne 15 gebildet. Der Durchmesser des Kugelkükens 12 ist so bemes sen, daß das Küken frei beweglich zwischen den zu den Rohr anschlüssen 13 führenden Rohreingängen 16 des Gehäuses 11 ist. Das Kugelküken 12 ist dadurch bei Umkehrung der Druck richtung des zu sperrenden Mediums in axialer Richtung in der Kaverne 15 beweglich. In Einbaulage wird das Kugelküken von einer Kükenabstützung 32 abgestützt, um zu verhindern, daß es aus dem Bereich der Kugelsitzflächen 19 heraus fällt.Between the back 14 of the chick 12 and the Innenwan extension 23 of the housing 11 , an annular cavern 15 is formed. The diameter of the ball plug 12 is such that the plug is freely movable between the connections to the pipe 13 leading pipe inputs 16 of the housing 11 . The ball plug 12 is thereby movable in the axial direction in the cavern 15 upon reversal of the pressure direction of the medium to be blocked. In the installed position, the ball plug is supported by a plug support 32 in order to prevent it from falling out of the area of the ball seat surfaces 19 .

An den gehäuseseitigen Rohreingängen 16 sind Kugelsitzflä chen 19 vorgesehen, an denen sich das Kugelküken 12 metal lisch dicht anlegen kann. Diesen Kugelsitzflächen 19 sind radial außen Sitzringe 18 zugeordnet, die mit dem Kugelküken 12 zugewandten Dichtungsnuten 25 versehen sind. In diese Dichtungsnuten 25 sind Dichtelemente 21 in Form von Weich dichtungen eingelegt.At the housing-side pipe inputs 16 Kugelsitzflä Chen 19 are provided, on which the ball plug 12 can be metalically tight. These spherical seat surfaces 19 are assigned radially outside seat rings 18 which are provided with sealing grooves 25 facing the spherical plug 12 . In these sealing grooves 25 sealing elements 21 are inserted in the form of soft seals.

Zwischen den Sitzringen 18 und den Druckringen 27 verläuft in radialer Richtung eine Druckfläche 24. Die Sitzringe 18 und die Druckringe 27 sind auf dieser Druckfläche 24 gegen einander abgedichtet. Die in den Druckringnuten 26 axial verschiebbaren Druckringe 27 drücken über die Druckflächen 24 axial gegen die Sitzringe 18, und die Sitzringe 18 sind auf den Druckflächen 24 radial gegenüber den Druckringen 27 verschiebbar. Die Druckringe 27 sind mit O-Ringen 22 abge dichtet in die Druckringnuten 26 eingelegt.A pressure surface 24 runs in the radial direction between the seat rings 18 and the pressure rings 27 . The seat rings 18 and the pressure rings 27 are sealed against one another on this pressure surface 24 . The axially displaceable pressure rings 27 in the pressure ring grooves 26 press axially against the seat rings 18 via the pressure surfaces 24 , and the seat rings 18 are radially displaceable relative to the pressure rings 27 on the pressure surfaces 24 . The pressure rings 27 are sealed with O-rings 22 inserted into the pressure ring grooves 26 .

In der Druckringnut 26 ist ein den Druckringen zugeordneter freier Raum 29 vorgesehen, von dem mindestens eine Druck ausgleichsbohrung 28 in die Kaverne 15 führt. Die Kaverne 15 ist über eine Befüllbohrung 30 von außen zugänglich. Die Befüllbohrung 30 ist mit einem Druckventil 31 absperrbar.Provided in the pressure ring groove 26 is a free space 29 assigned to the pressure rings, from which at least one pressure compensation bore 28 leads into the cavern 15 . The cavern 15 is accessible from the outside via a filling bore 30 . The filling bore 30 can be shut off with a pressure valve 31 .

Die Funktion der Erfindung wird anhand des oben beschriebe nen Ausführungsbeispiels nachfolgend näher erläutert. Beim Zusammenbau eines Kugelhahnes 10 werden mindestens zwei vorgefertigte Gehäuseteile mit einer Schweißnaht 17 mitein ander verbunden, wobei das schwimmend gelagerte Kugelküken 12 mit eingeschlossen wird. Durch seine schwimmende Lage rung kann sich das Kugelküken 12 axial verschieben und sich die richtige Sitzposition in den Kugelsitzflächen 19 selbst suchen. Radial außen zu den Kugelsitzflächen 19 sind zu sätzliche dichtende Sitzringe 18 vorgesehen. Diese Sitzrin ge 18 können von den Druckringen 27 über die erfindungsge mäßen, glatten Druckflächen 24 axial verschoben werden und sind auf ihnen auch radial verschiebbar. Dadurch bleiben die Sitzringe 18 stets mit dem Kugelküken 12 in dichtender Wirkverbindung. Für die Übertragung eines ausreichenden axialen Anpreßdrucks genügt eine zumindest teilweise Über deckung, durch die die Sitzringe 18 stets mit ausreichend hohem Druck dichtend gegen das Kugelküken 12 gepreßt werden.The function of the invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiment described above. When assembling a ball valve 10 , at least two prefabricated housing parts are connected to one another with a weld seam 17 , the floating ball valve 12 being included. Due to its floating position tion, the ball plug 12 can move axially and find the correct seating position in the ball seating surfaces 19 themselves. Additional sealing seat rings 18 are provided radially outside of the spherical seat surfaces 19 . This Sitzrin ge 18 can be axially displaced by the pressure rings 27 over the erfindungsge MAESSEN, smooth pressure surfaces 24 and are radially displaceable on them. As a result, the seat rings 18 always remain in sealing operative connection with the ball plug 12 . For the transmission of a sufficient axial contact pressure, an at least partial overlap is sufficient, through which the seat rings 18 are always pressed against the ball plug 12 with a sufficiently high pressure.

Beim Vorspannen der Kaverne 15 mit einem inerten Gas wird der Vorspanndruck über die Druckausgleichsbohrungen 28 in die Druckringnuten 26 und damit als Anpreßdruck auf die Druckringe 27 und die Sitzringe 18 übertragen. Ist für eine dichtende Anlage an dem Kugelküken 12 eine radiale Ver schiebung erforderlich, so können die mit ihm in Wirkver bindung stehenden Sitzringe 18 durch eine radiale Verschie bung auf den Druckflächen 24 folgen. Durch diese Maßnahmen kann auch in Offenstellung des Kugelkükens 12 in der Kaver ne 15 ein Druck aufgebaut werden.When the cavern 15 is prestressed with an inert gas, the prestressing pressure is transmitted via the pressure compensation bores 28 into the pressure ring grooves 26 and thus as contact pressure to the pressure rings 27 and the seat rings 18 . If a radial displacement is required for a sealing arrangement on the ball plug 12 , the seat rings 18 that are connected with it in active connection can be followed by a radial displacement on the pressure surfaces 24 . Through these measures, a pressure can also be built up in the caver ne 15 when the ball plug 12 is in the open position.

Treten bei geschlossenem Kugelhahn 10 an der belasteten Ku gelsitzfläche 19 Undichtigkeiten gegenüber dem Kugelküken 12 auf, so kann das abgesperrte Medium, beispielsweise ein brennbares Gas, in die Abströmseite der Rohrleitung 20 über strömen. Soll hier eine Wartungsarbeit, beispielsweise eine Schweißung durchgeführt werden, so besteht die Gefahr einer Explosion. Durch das zweite, zusätzliche Dichtsystem in Form der radial und axial verschiebbaren Sitzringe 18 kann zur Vermeidung einer derartigen Gefährdung die Kaverne 15 mit einem inerten Druckgas bespannt werden. Der Druck soll dabei höher sein als der Druck in dem abgesperrten System. Occur when the ball valve 10 is closed on the loaded Ku gelsitzfläche 19 leaks with respect to the ball plug 12 , the shut-off medium, for example a combustible gas, can flow into the downstream side of the pipeline 20 . If maintenance work, for example welding, is to be carried out here, there is a risk of an explosion. The second, additional sealing system in the form of the radially and axially displaceable seat rings 18 can be used to cover the cavern 15 with an inert compressed gas in order to avoid such a hazard. The pressure should be higher than the pressure in the closed system.

Ist eine der Dichtungen undicht, so strömt nur inertes Gas entweder in die Zuström- oder die Abströmseite und eine Ex plosionsgefahr ist ausgeschlossen. Zugleich kann durch den dadurch auftretenden Gasverbrauch auf die Undichtigkeit ge schlossen und der Schaden beseitigt werden. Die Arbeits sicherheit wird dadurch erheblich verbessert.If one of the seals is leaking, only inert gas flows either in the inflow or outflow side and an Ex risk of explosion is excluded. At the same time, the resulting gas consumption to the leak closed and the damage repaired. The working this significantly improves security.

Claims

1.Procedure for checking the tightness of sealing elements in shut-off valves in the form of a ball valve for alternately shutting off pipelines with a housing composed of at least two parts, in which a floating ball plug is enclosed, which in the shut-off position when a pressure difference builds up between the Inflow and the outflow side in spherical Kugelsitzflä chen can be brought into contact with the metal seal, characterized in that the housing interior between the inner wall of the housing and the rear wall of the ball plug is tensioned with an inert gas at a predetermined pressure, which is higher than the pressure in the pipeline to be shut off, the pressure of the inert gas is kept constant over a predetermined period of time and the constant pressure is observed for pressure deviations.

2. The method according to claim 1, characterized in that passed the pressure test in the open position of the ball valve leads.

3. The method according to claim 1, characterized in that the inert gas when the ball plug is closed as a safety template used for downstream maintenance work becomes.

4. Apparatus for carrying out the method in the form of a ball valve, for alternately shutting off pipelines, with a housing composed of at least two parts with an inflow pipe socket and an outflow pipe socket that can be connected to the pipe, with one enclosed in the housing, Floating ball plug, which in the shut-off position by the build-up of a pressure difference between the inflow and the outflow side to spherical ball seat surfaces assigned to the pipe socket can be brought into contact in a metallic sealing manner, characterized in that the sealing ball seat surfaces ( 19 ) each have a second axial and radially displaceable sealing system ( 18 , 27 ) is assigned, the second sealing system ( 18 , 27 ) via at least one pressure compensation bore ( 28 ) with the housing interior ( 15 ) between the inner wall ( 23 ) of the housing ( 11 ) and the rear wall ( 14 ) the ball plug ( 12 ) is connected and the housing interior ( 15 ) via a from the lockable filling hole ( 30 ) can be filled with an inert gas.

5. Shut-off valve according to claim 4, characterized in that the second sealing system from in pressure ring grooves ( 26 ) axially displaceable pressure rings ( 27 ) and outside of the pressure ring grooves ( 26 ) located on pressure surfaces ( 24 ) of the pressure rings ( 27 ) radially displaceable seat rings ( 18 ) exists.

6. Shut-off valve according to claims 4 and 5, characterized in that the seat rings ( 18 ) of the ring grooves in the pressure ( 26 ) axially displaceable pressure rings ( 27 ) are axially displaceable.

7. Shut-off valve according to claims 4 to 6, characterized in that the additional, radially displaceable seat rings ( 18 ) are arranged radially outside the ball seat surfaces ( 19 ).

8. Shut-off valve according to claims 4 to 7, characterized in that the filling bore ( 30 ) for filling the inert gas has a pressure valve ( 31 ).