NO159681B - Kuleventil. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en kuleventil for innsetting i en rørledning, ifølge kravenes innledning.

Kuleventiler er relativt mye brukt i rørledninger i oljebrønner. På grunn av de relativt høye driftstrykk som foreligger, og især på grunn av den relativt heterogene natur-råolje som utvinnes fra oljebrønnene har, inneholder oljen ofte betydelige mengder partikler som gjør at de relativt myke tetninger som benyttes for tetning mellom ventil-åpningene og det kuleformede ventillegeme, stadig utsettes for skade som resulterer i betydelig dødtid og kostbart vedlikehold med demontering av ventilen.

Fra US 3 617 025 er en kuleventil kjent som har tilbaketrekkbare seteringer. En setering tetter mot ventil-dekslet på en hovedtetningsdiameter. En siste tetningsring og en mellomliggende tetningsring tetter mellom seteringen og de deler med diametre hhv. mindre og større enn hovedtet-ningsdiameteren. En dei av, det ringformede areal mellom tetningene er anordnet motsatt fronten av seteringen, med trykket i rommet på et nivå mellom trykkene oppstrøms og nedstrøms, noe som gir en kraftdifferanse som trykker seteringen fremover for å tette eller bakover for å trekkes tilbake, avhengig av om trykket oppstrøms eller nedstrøms innføres mellom tetningsringene. Med denne type konstruksjon er ikke en balansert drivkraft påført hver side av ventillegemet med det resultat at det ikke er nøyaktig plassert i forhold til ventilstangen. I tillegg vil svikt i det hydrauliske system resultere i at ventilen ikke virker da det ikke finnes andre anordninger for tetning av ventilen.

DE 3 015 365 angår en annen type tetningskonstruksjon som heller ikke gir en balansert drivkraft eller en anordning for å motvirke svikt i det hydrauliske system og allikevel opprettholde tetningen. DE 2 908 178 angår et styresystem for en tetning, men heller ikke her foreligger muligheten for en balansert drivkraft i kombinasjon med et tetnings-legeme.

FR 1 592 832 angår en oppfangsanordning for fluid-strøm. Slik anordning er ikke egnet for bruk i rørledninger og frembringer heller ingen balansert drivkraft mot ventilens

begge sider.

Med en kuleventil ifølge den foreliggende oppfinnelse reduseres muligheten for skade av ventiltetningene vesentlig, noe som fører til en tilsvarende økning i den effektive levetid og dermed nedsettelse av dødtid. Videre er åpning og lukking av ventilen meget enklere slik at styreanordningen for ventilen kan reduseres betydelig, noe som likeledes gir viktige økonomiske fordeler ved dens fremstilling.

Disse fordeler oppnås med kuleventilen ifølge oppfin-nelsen, med de i kravenes karakteriserende deler anførte trekk.

Hensiktsmessig omfatter drivanordningen en stempelanordning som er forbundet med tetningsbeholderen og som kan beveges frem og tilbake i et kammer forbundet med en tilførs-el av trykksatt fluid. Stemplet og kammeranordningen er videre hensiktsmessig utformet og innrettet slik at de virker som et dobbeltvirkende stempel. Fortrinnsvis har også tetningsanordningen på nedstrømssiden samme form som tetningsanordningen på oppstrømssiden.

Med den sist anførte utførelse kan en balansert drivkraft påføres begge sider av ventillegemet slik at dette plasseres nøyaktig i forhold til ventilstammen. Dette har igjen den ytterligere fordel at den forenklede av bruk av en baksetetetningsanordning på ventilstammen virker som sikkerhet mot lekkasje av trykksatt olje eller annet fluid etter fjerning av tilkomstdekslet på ventilstammen, når ventilen uforvarende etterlates delvis åpen. I slike tilfeller presses ventilstammen opp og bort fra ventillegemet til en tetningsstilling, idet korrekt etterfølgende anlegg av ventilstammen mot ventillegemet sikres ved nøyaktig plas-sering av ventillegemet, slik det beskrives i det etterfølg-ende .

Ytterligere foretrukne trekk og fordeler ved oppfin-nelsen fremgår av en etterfølgende beskrivelse i sammenheng med en foretrukken utførelse av kuleventilen ifølge oppfin-nelsen som på tegningen vist delvis i lengdesnitt.

Tegningen viser en kuleventil 1 med et ventilhus 2 som avgrenser et ventilkammer 3 med inntaks- og uttaksåp-ninger 4, 5 på motstående oppstrøms- og nedstrømsender 6, 7, langs lengdeaksen X-X. Et kuleformet ventillegeme 8 er montert i ventilkammeret 3 mellom to ringformede tetningsan-ordninger 9, 10 rundt åpningene 4, 5 med .en sentral gjennomgående boring 11 som er konsentrisk og i det vesentlige med samme indre diameter som åpningene 4, 5. Ventillegemet 8 er drivbart forbundet med en plugg 12 og har et hulrom

13 for forbindelse med en ventilstamme 14.

I detalj omfatter tetningsanordningen 9, 10 en ringformet tetningsholder 15 som i en ende 16 har et ringformet spor 17 for opptak i en ende 18 av et ringformet tetningselement 19 hvis andre ende 20 er radialt innad skråstilt for å frembringe en skråstilt, fortrinnsvis delvis sfærisk, tetningsflate 21 for anlegg mot ventillegemets 8 delvis sfærisk ytre flate 22. Tetningsholderen 15 er glidbart montert i en ringformet utsparing 23 med en fjærende trykkanord-ning i form av skruelinjeformede fjærer 24 som ligger mot den andre ende 25 for således å trykke holderen aksialt mot ventillegemet 8, i det vesentlige på kjent måte.

Tetningsholderen har imidlertid i tillegg en radialt utad ragende flens 2 6 som er bevegelig frem og tilbake i et ytre sylindrisk kammer 2 7 med hydrauliske fluidforbindels-er 28, 29 tilknyttet en hydraulisk fluidkrets 30 (antydet skjematisk) som er utformet og innrettet for å tilføre drivkraft til hver side av flensen 26 for således å styre tet-ningsholderens 15 bevegelse, tilsvarende en sylinder med dobbeltvirkende stempel. Den hydrauliske krets 30 er innrettet til å arbeide med et arbeidstrykk på 34,5 MPa for således å frembringe tilstrekkelig drivkraft til å overvinne det linjetrykk som påføres tetningsholderen.

Figuren viser ventilen i lukket stilling med ventillegemet 8 slik orientert at inntaks- og uttaksåpningene 4, 5 er lukket mot den ytre flate 22, idet disse åpninger er fast avtettet av tetningselementene 19 som vist til venstre, nedstrøms, på tegningen hvor tetningsholderen 9 er vist i sin tettende stilling. For å åpne ventilen aktiveres den hydrauliske krets 30 for å drive tetningsholderen 9 tilbake mot det linjetrykk som påføres dens andre ende 25 og fjæren 24, mot dens tilbaketrukne stilling som vist på høyre side på tegningen. Naturligvis vil begge tetninger aktiveres synkront og illustrasjonen av de to ulike stillinger samtidig er kun ment for bedre forståelse. Når tetningene er trukket tilbake kan ventillegemet lett dreies ved hjelp av ventilstammen 14 slik at kravene til ventilstyresystemet reduseres, idet det ikke lenger utsettes for noen friksjon fra tetningsanordningen. Når ventillegemet er dreid inntil den gjennomgående boring flukter med åpningene, dvs. inntil ventilen befinner seg i sin åpne stilling, kan tetningselementene bringes tilbake til tettende anlegg med ventillegemet rundt endene av den gjennomgående boring for å frembringe en kontinuerlig tett passasje rett gjennom ventilen.

Da tetningselementet 19 ikke lenger utsettes for noen vesentlige krefter, det være seg friksjons-, andre tverrgående, eller torsjonskrefter, vil konstruksjonkravene i denne sammenheng, især i forbindelse med valg av egnede materialer, nedsettes betydelig. På denne måte kan tetningselementene være fremstilt av plast, naturlig eller syntetisk gummi, eller også metall.

Med de reduserte spenninger som påføres tetningsanordningen vil det forstås at dennes levetid vil økes betydelig og behovet for vedlikehold reduseres i vesentlig grad. Således vil det vesentlige vedlikehold være vedlikehold og utskifting av ventilstammens tetninger 31. Dette kan enkelt oppnås uten at rørledningen må koples ut, ved bruk av en baksetetetning 32 på en radial ytre flensflate 33 på ventilstammen 14, som ligger an mot et indre deksel 34 så snart et linjetrykk påføres den radialt indre flensflate 35. Dette danner en viktig sikkerhet for vedlikeholdsperson-alet som fjerner det ytre deksel 36 for å gi tilgang til ventilstammens tetninger 31. Da slik bevegelse av ventilstammen 14 har en tendens til å føre til en delvis frigjøring av tapp- og romforbindelsen 12, 13 med ventillegemet, kan etterfølgende anlegg, (etter frigjøring av linjetrykket fra ventilstammens underside) gi vanskeligheter ved konven-sjonelle konstruksjoner på grunn av ventillegemets bevegelse. Med den foreliggende konstruksjon kan dette i det vesentlige unngås på grunn av den meget nøyaktige posisjonering av ventillegemet som kan oppnås med dens tetningsanordning.

Den hydrauliske krets 30 omfatter et reservoar 31,

en pumpe 32, eksempelvis en håndpumpe for bruk ved trykkset-ting av kretsen via en enveisventil^. når kuleventilen skal aktiveres, en trykkakkumulator 33, en venderventil 34 og en sikkerhetsventil 35. For enkelthetsskyld viser tegningen kun kretsen til en drivanordning for ventiltetningen, men i tilfeller hvor begge ventiltetninger er fremstilt i henhold til den foreliggende oppfinnelse, vil kretsen være tilkoplet begge slik at begge ventiltetninger aktiveres parallelt med hverandre.

Claims (7)

1. Kuleventil for innsetting i en rørledning, omfat-tende et ventilhus (2) med et ventilkammer (3) som har første og andre åpninger (4, 5) i motstående ender (6, 7) langs ventilens lengdeakse (X-X), og et kuleformet ventillegeme (8) med en radialt ragende ventilstamme (14), innrettet for dreiing av ventillegemet (8) om en akse som strekker seg på tvers av lengdeaksen (X-X), hvor ventillegemet (8)

har en i det vesentlige sfærisk ytre flate (22) som er avbrutt av en sentral gjennomgående boring (11) som strekker seg på tvers av ventilstammens akse for bevegelse inn i . og ut av kommunikasjon med første og andre åpninger (4, 5) når ventillegemet (8) dreies om ventilstammens akse, hvor den første og den andre åpning (4, 5) har en ringformet tetningsanordning (9, 10) for tettende anlegg mot ventillegemets ytre flate (22) i ventilens (1) lukkede stilling, og hvor i det minste tetningsanordningen (10) på ventilens oppstrømsside har et ringformet tetningselement (19) med en ende radialt innad skråstilt for å frembringe en i det vesentlige sfærisk tetningsflate (21) som overensstemmer med og er innrettet for tettende anlegg mot ventillegemets (8) sfæriske ytre flate (22), KARAKTERISERT VED at det ring- formede tetningselement (19) er montert i én ringformet tetningsholder (15) i en ringformet utsparing (23) i ventil-huset (2) slik at det er forskyvelig frem og tilbake under påvirkning av en drivkraft til en valgt side av en radialt utad ragende flens (26) som er utformet sammenhengende med holderen (15), langs ventilens lengdeakse (X-X), mellom en tettende stilling hvor tetningselementet (19) holdes tettende mot tetningsflaten (21) mot ventillegemets ytre flate (22), og en tilbaketrukket stilling hvor tetningsele-mentets (19) tetningsflate (21) holdes i avstand fra den ytre flate (22), og at fjærende trykkanordninger (24) er anordnet i den ringformede utsparing (23) mellom holderen (15) og ventillegemet (2) for med konstant trykk å presse tetningselementet (19) mot ventillegemets ytre flate (22), idet en drivanordning (30) avgir drivkraft til en side av flensen (26) på holderen (15) gjennom første ledningsanordninger (28), i det minste i oppstrømsretning for tilbaketrekning av holderen (15) mot dens tilbaketrukne stilling mot de fjærende anordningers (24) kraftpåvirkning og for å avgi en drivkraft til flensens (26) andre side på holderen (15) gjennom andre ledningsanordninger (29) for å presse tetningselementet (19) inn i tettende stilling.

2. Kuleventil ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at drivanordningen (30) omfatter en med tetningsholderen (15) forbundet stempelanordning (26) som kan beveges frem og tilbake i et kammer (27) tilkoplet en tilførsel (30) for trykksatt fluid.

3. Ventil ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at stemplet (26) og kammeret (27) er utformet og innrettet til å virke som et dobbeltvirkende stempel.

4. Ventil ifølge krav 1-3, KARAKTERISERT VED at tetningsanordningens (9) nedstrømsside har tilsvarende form som tetningsanordningens (10) oppstrømsside.

5. Ventil ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at tetningsanordningens (9, 10) oppstrøms- og nedstrømsside er utformet og slik innrettet at de kan aktiveres parallelt, slik at tetningsanordningene (9, 10) presses til deres tettende stillinger og i tilbaketruken stillinger i det vesentlige simultant.

6. Ventil ifølge krav 1-5, KARAKTERISERT VED at tetningselementet har en skråstilt tetningsflate (21) som er.utformet og innrettet for anlegg mot et i det vesentlige tilsvarende skråstilt parti av ventillegemet (8).

7. Ventil ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at tetningsflaten er delsfærisk.