DK164713B - Afspaerringsventil - Google Patents

Description

i

DK 164713 B

Opfindelsen vedrører en afspærringsventil til anvendelse på steder, der står under vand eller anden væske, eksempelvis i undersøiske rørledninger til væske/ gas, hvilken ventil omfatter et ventilhus med et cylin-5 drisk ventilkammer bestemt til orientering i væskens/ gassens strømningsretning og et radialt placeret ventilkammer, der kan lukkes med et låg, samt en ventilklap, som er bevægelig mellem en aktiv, lukket stilling, hvor den samvirker tæt med et sæde i ventilhuset, og en inak-10 tiv stilling, i hvilken ventilen er åben for gennemstrømning af væske/gas, hvor afspærringsventilen har et hult stempel, som er aksialt forskydeligt i ventilhusets cylindriske ventilkammer mellem en fremskudt stilling, hvor det strækker sig gennem ventilhusets radiale ven-15 tilkammer og på denne måde adskiller dette fra det cylindriske kammer, og en tilbagetrukket stilling, i hvilken det er trukket tilbage fra området for det radiale ventilkammer, og hvor der er en mekanisme til låsning af det hule stempel i den fremskudte stilling.

20 Det har indtil nu været vanskeligt at tilveje bringe en afspærringsventil til installation i rørledninger, og som i tilfælde af et uheld eller et større havari er i stand til at forhindre, at betydelige mængder af hydrocarboner strømmer tilbage til udgangsstedet.

25 Vedligeholdelse og udskiftning af komponenter af de i dag sædvanligvis forekommende ventiler er forbundet med betydelige udgifter som følge af de nødvendige foranstaltninger, der kræves til sådanne operationer.

Eksempelvis kan det nævnes, at når der benyttes 30 konventionelle afspærringsventiler på en rørledning, som f.eks. Statpipe, fyldes ledningen med vand, når ventilen åbnes for reparation. Det tager derefter omkring 60 dage at tømme vandet ud af rørledningen og tørre denne, før den igen kan benyttes til transport af gas/olie.

35 Dette medfører tab af produktion med tilhørende store økonomiske konsekvenser i denne periode.

DK 164713 B

2

Under rensningen af rørledningen passerer omkring 200 tons urenheder/partikler gennem røret og ventilen, når der sendes et renselegeme med strømmen gennem røret og ventilen. For at forhindre dette legeme i at sidde 5 fast skal røret være kontinuert og uden hulheder og kanter. Det er også ønskeligt at beskytte ventilens bevægelige dele mod indtrængen af urenheder/partikler og tunge hydrocarboner, idet disse sætter sig fast og forårsager korrosion og tilkoksning overalt, hvor de trænger ind.

10 Som følge heraf skal afspærringsventilen være opbygget således, at det er muligt at føre et legeme/væske/gas gennem et kontinuerligt "rør" gennem ventilen. Nævnte legeme kan også være en såkaldt "gris", som er en genstand, der kan sendes gennem rørledningen for at rense 15 den, eller en "linalog", som er en såkaldt "intelligent gris", dvs. en registrerings/måleindretning indrettet til at måle tilstande i rørledningen.

Fra fransk patentskrift nr. 1 594 134 kendes en af spær rings ventil af den art, der har en afspærrings-20 klap, og som omfatter et hult stempel, der kan bevæges mellem to stillinger i rørledningens længderetning, hvor det hule stempel i en fremskudt stilling aflukker et sidekammer, i hvilket ventilklappen er monteret på kammerets væg. Denne kendte ventil anvendes især inden for 25 atomkraftindustrien.

I US patentskrift nr. 2.241.920 er vist et arrangement, der omfatter et cylindrisk ventilkammer for gasstrøm og et på dette vinkelret kammer, der kan lukkes ved hjælp af et låg. En ventilklap er indrettet til at 30 tillade eller hindre gasstrøm og omfatter et stempel, der i ventilkammeret er aksialt bevægeligt mellem en stilling i hvilken det lukker kammeret og en stilling, i hvilken det ikke lukker kammeret. Arrangementet indgår imidlertid i et kontravent ilsys tem, der benyttes i for-35 bindelse med forstøverrøret i en brænder. Formålet med kontraventilerne er i dette tilfælde at hindre strøm af

DK 164713 B

3 gas eller væske i begge retninger gennem et diffusions-rør når forstøverrøret trækkes tilbage. Kontraventilerne er monteret svingbart i den øverste del af huset.

Det er hensigten med opfindelsen at tilvejebringe 5 en afspærringsventil, i hvilken det fluidum (vand/væ-ske), der omgiver ventilen, forhindres i at trænge ind i det rørsystem, som ventilen betjener, og som samtidig er i stand til at modvirke, at det gennemstrømmende fluidum (væske/gas) strømmer ud i det omgivende medium, når ven-10 tilen underkastes vedligeholdelse, reparation og/eller udskiftning af komponenter, såsom ventiltætningsflader, pakninger, ventilspindel, lukkeorganer etc., og dette skal opnås, uden at det er nødvendigt at indkapsle ventilen eller indbygge den i et hus, et kammer eller lig-15 nende, eller at tildække den på anden måde.

Det er en yderligere hensigt med opfindelsen, at det, når ventilen er i åben stilling, og låget er fjernet, skal være muligt at udføre vedligeholdelsesarbejde på ventilen, udskifte komponenter, såsom pakninger, sæ-20 der, lukkeorganer etc., uden at frigive gennem rørsystemet strømmende væske/gas til det omgivende medium, selv om ventilen er åben. Det omgivende medium (væske/vand) forhindres samtidig i at trænge ind i rørsystemet. Under drift skal pakringe, sæder og lignende komponenter være 25 beskyttet mod forurening og slid fra urenheder/partik-ler, der strømmer gennem ventilen sammen med gas/olie/ væskestrømmen.

Dette opnås ifølge opfindelsen med en afspærringsventil, af den indledningsvis angivne art, der er 30 ejendommelig ved, at ventilklappen er fastgjort svingbart til låget, og at låsemekanismen for det hule stempel omfatter en gaffel, der er indrettet til bevægelse mellem en øvre stilling, i hvilken det hule stempel kan bevæges uhindret, og en nedre stilling, i hvilken gaflen 35 samvirker med et spor i det hule stempel til låsning af dette i den fremskudte stilling.

DK 164713 B

4

En foretrukket udførelsesform af afspærringsventilen er ejendommelig ved, at gaflen bevæges ved hjælp af en hydraulisk cylinder, der via et element er forbundet med en arm, der er hængslet til låget, og at forbin-5 delsen mellem armen og gaflen er udført således, at når gaflen er i sin nedre stilling, kan låget med dertil fastgjorte indretninger frit åbnes uden gaflen gennem påvirkning fra tryk og vacuum.

En anden udførelsesform er ejendommelig ved, at 10 en indretning til tilvejebringelse af hydraulisk tryk til aktuatorer og indretninger til at styre ventilens forskellige funktioner er placeret i en beholder monteret på toppen af låget.

Opfindelsen vil nu blive forklaret ved hjælp af 15 en udførelsesform for afspærringsventilen ifølge opfindelse og med henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 er et aksialsnit af en afspærringsventil ifølge opfindelsen, hvor ventilen er vist i lukket stilling, og hvor nogle komponenter er vist i sidebillede 20 (snittet er lagt langs linien I-I i fig. 2), og fig. 2 et billede set fra oven af ventilen i fig.

1 uden det aftagelige låg.

Den på tegningen viste afspærringsventil er bestemt til anvendelse i neddykket tilstand, f.eks. i en 25 undersøisk rørledning for væske/gas, i en position, hvor det er ønskeligt, at det omgivende medium ikke får mulighed for at trænge ind i rørledningen, eller at det gennemstrømmende fluidum får mulighed for at lække ud, når ventilen overhales.

30 Ventilen omfatter et ventilhus bestående af et cylindrisk ventilkammer 12, 13, som er bestemt til at blive orienteret i retning af strømmen F af væske/gas, og et radialt placeret ventilkammer 14, som dannes af et opadrettet tværgående forbindelsesrør, som har et af-35 tageligt låg 9. Ventilen har også en ventilklap 3, som er bevægelig mellem en aktiv lukket stilling, hvor den

DK 164713 B

5 samvirker tætsluttende med et sæde 4 i ventilhuset, og en inaktiv stilling, i hvilken ventilen er åben for gennemstrømning af væske/gas i retningen F.

Ventilklappen 3 kan enten bevæges passivt som 5 følge af tyngdekraftens og/eller det strømmende mediums indflydelse, eller ventillegemet 3 kan bevæges ved fjernstyring ved hjælp af en aktuator. Klapventilen 3 bevæges fortrinsvis ved hjælp af en hydraulisk cylinder 15, der fortrinsvis er placeret under låget 9.

10 Det cylindriske ventilkammer 1 dannes af to afsnit 1' og 1", der er placeret i forlængelse af hinanden og har indbyrdes forskellige såvel indvendige som udvendige diametre. Det i forhold til strømningsretnin-gen F længst opstrøms beliggende ventilkammer 12 har 15 den mindste indvendige diameter og danner sammen med en koaksialt placeret indvendig rørsektion 11 et cylindrisk styr for et hult stempel 7, som er aksialt forskydeligt i det cylindriske ventilkammer 12, 13 i ventilhuset mellem en fremskudt stilling, i hvilken det hu-20 le stempel 7 hviler mod endefladen af en stopdel 19, i hvilken stilling det hule stempel 7 strækker sig tildækkende gennem det radiale ventilkammer 14 i ventilhuset og på denne måde adskiller det fra det cylindriske ventilkammer 12, 13 på en sådan måde, at der kan fore-25 tages udskiftning af ventilkomponenter, uden at det omgivende medium kommer i kontakt med det gennemstrømmende fluidum, og en tilbagetrukket position, i hvilken det hule stempel er trukket tilbage fra området for det radiale ventilkammer 14.

30 Det hule stempel 7 har en radialt fremspringen de krave 7' med en udvendig diameter, som stort set svarer til den indvendige diameter af ventilkammerpar-tiet 14, hvorved den danner en påvirkningsflade for et medium under tryk, henholdsvis et vakuum, som tilsluttes 35 via åbninger 8, henholdsvis 8' til at bevirke en forskydning af det hule stempel 7 mellem dets to yderpositioner.

DK 164713 B

6

For at fastholde positionen af det hule stempel 7 i den fremskudte position har ventilen også en egnet låseindretning. Denne indretning omfatter fortrinsvis en hydraulisk cylinder 16, som via et element er forbundet 5 med en arm 17, der er hængslet til låget 9 ved 18, og som er indrettet til at bevæge en gaffel· 20 mellem en øvre stilling, i hvilken stemplet 7 kan bevæges uhindret, og en nedre stilling, i hvilken gaflen 20 samvirker med et spor 21 i stemplet 7 og fastlåser 10 det i dets fremskudte stilling. Dette opnås ved at udføre forbindelsen mellem armen 17 og gaflen på en sådan måde, at når gaflen 20 er i sin nederste stilling, er låget med fastgjorte indretninger i stand til at blive åbnet frit, uden at gaflen 20 trækkes ud af sporet 21 15 i stemplet 7.

I en foretrukket udførelsesform af ventilen ifølge opfindelsen har ventilen særlige ikke-viste tætnings-indretninger for at sikre en tætsluttende forbindelse mellem det hule stempel 7 og ventilkammeret 1, og som 20 kan aktiveres udefra, f.eks. hydraulisk.

Indretninger til at tilvejebringe hydraulisk tryk til aktuatorerne 15, 16 og indretninger til styring af ventilfunktionen kan fortrinsvis være placeret i et kammer 24, som er placeret på oversiden af låget 9.

25 Låget 9 fastholdes normalt i sin stilling ved hjælp af hængslede spændestykker 10.

Et endestop 19 tjener som stop for stemplet 7's forskydning i pilen F's retning og gør det også muligt at montere det hule stempel gennem den åbning, 30 der kommer til syne, når endestoppet fjernes.

Alle komponenter kan være fremstillet af stål forsynet med en belægning.

For at simplificere figurerne er tætningsringe og -anordninger samt hydrauliske forbindelsesledninger ikke 35 vist.

I normal drift vil fluidumet strømme i retningen F. Det hule stempel vil være placeret i sin fremskudte

DK 164713 B

7 stilling, og hvis nødvendigt holdes klapventilen 3 i sin øvre stilling ved hjælp af den hydrauliske aktuator 15. I en afgangsrørledning kan man vælge at benytte en sådan aktuator 15, hvis det ønskes, hvorimod en aktua-5 tor er krævet i en tilgangsrørledning.

I visse nødsituationer er det et absolut krav, at den væskemængde, der befinder sig i rørledningen forhindres i at strømme i en uønsket retning, eller at det omgivende medium, især havvand, forhindres i at trænge 10 ind i rørledningssystemet. På et signal fra platformen kan det hule stempel 7 fås til at trække sig tilbage, og ventilen vil blive lukket af ventilklappen 3, når denne indgriber med ventilsædet 4 enten som følge af tyngdens indflydelse eller ved hjælp af indflydelsen 15 fra returstrømmende væske i en afgangsrørledning eller ved hjælp af en aktuator A. Denne situation er vist med punkterede linier i fig. 1.

Efter at fejlen, som gjorde det nødvendigt at lukke ventilen, er blevet afhjulpet, kan ventilen åbnes 20 igen. Dette sker ved, at trykket på begge sider af ventilklappen 3 udlignes, før ventilklappen 3 drejes op i det radiale ventilkammer 4. Hvis ventilen har en hydraulisk aktuator 15 for ventilklappen 3, kan ventilklappen blive bevæget ved hjælp af denne. Ellers kan 25 ventilklappen 3 bevæges til den ønskede stilling ved forskydning af det hule stempel 7 til den fremskudte stilling; en bevægelse som kan lettes ved passende udformning af ventilklappen.

Under visse omstændigheder kan det være ønskeligt 30 at have en afspærringsventil, som frem for alt er hurtigvirkende. Under normal drift holdes det hule stempel i dette tilfælde i sin tilbagetrukne stilling. Dette vil muliggøre en særlig hurtig lukning af ventilen ved, at ventilklappen aktiveres. Det hule stempel 7 bevæges 35 kun til den fremskudte stilling, når det ønskes at lade en gris passere igennem, eller når det er nødvendigt at

Claims (3)

1. Afspærringsventil til anvendelse på steder, 35 der står under vand eller anden væske, eksempelvis i undersøiske rørledninger til væske/gas, hvilken ventil om- DK 164713 B 9 fatter et ventilhus med et cylindrisk ventilkammer (12, 13. bestemt til orientering i væskens/gassens strømningsretning (F) og et radialt placeret ventilkammer (14), der kan lukkes med et låg (9), samt en ventilklap 5 (3), som er bevægelig mellem en aktiv, lukket stilling, hvor den samvirker tæt med et sæde (4) i ventilhuset, og en inaktiv stilling, i hvilken ventilen er åben for gennemstrømning af væske/gas, hvor afspærringsventilen har et hult stempel (7), som er aksialt forskydeligt i ven-10 tilhusets cylindriske ventilkammer (12, 13) mellem en fremskudt stilling, hvor det strækker sig gennem ventilhusets radiale ventilkammer (14) og på denne måde adskiller dette fra det cylindriske kammer (12, 13), og en tilbagetrukket stilling, i hvilken det er trukket tilba-15 ge fra området for det radiale ventilkammer, og hvor der er en mekanisme til låsning af det hule stempel (7) i den fremskudte stilling, kendetegnet ved, at ventilklappen (3) er fastgjort svingbart til låget (9), og at låsemekanismen for det hule stempel (7) omfatter 20 en gaffel (20), der er indrettet til bevægelse mellem en øvre stilling, i hvilken det hule stempel kan bevæges uhindret, og en nedre stilling, i hvilken gaflen (20) samvirker med et spor (21) i det hule stempel (7) til låsning af dette i den fremskudte stilling. 25

2. Afspærringsventil ifølge krav 1, kende tegnet ved, at gaflen (20) bevæges ved hjælp af en hydraulisk cylinder (16), der via et element er forbundet med en arm (17), der er hængslet til låget (9), og at forbindelsen mellem armen (17) og gaflen er udført 30 således, at når gaflen (20) er i sin nedre stilling, kan låget med dertil fastgjorte indretninger frit åbnes uden gaflen gennem påvirkning fra tryk og vacuum.

3. Afspærringsventil ifølge krav l eller 2, kendetegnet ved, at en indretning til tilve-35 jebringelse af hydraulisk tryk til aktuatorer (15, 16) og indretninger til at styre ventilens forskellige funk- DK 164713 B 10 tioner er placeret i en beholder monteret på toppen af låget (9).