NO169673B - Anordning ved avstengningsventiler. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en anordning ved avstengningsventiler, særlig kuleventiler, omfattende et ventillegeme med minst én rundtgående tetningsflate utformet for tettende samvirke med en aksialt forskyvbar setering, eventuelt under mellomkopling av en pakning, hvor seteringen henholdsvis hver setering er innrettet til å presses mot tetningsstilling ved fjærkraft og/eller fluidtrykk og/eller annen kraftpåvirk-ning, og hvor seteringen henholdsvis hver setering er tilordnet minst én ytterligere separat setering, som er aksialt forskyvbart lagret uavhengig av førstnevnte setering.

Ventillegemet i slike avstengningsventiler som oppfinnelsen beskjeftiger seg med, har minst én rundtgående tetningsflate som nevnte setering(er) er beregnet til å presses i tettende anlegg mot. Seteringen henholdsvis hver setering bærer vanligvis en pakningsring hvormed de(n) samvirker med ventillegemet, men det finnes også såkalte metall-mot-metall-tetninger uten bløt pakning. Foreliggende oppfinnelse er like anvendelig i begge tilfeller.

En ventilkule i en avstengningsventil av denne generelle art vil vanligvis ha en utformning som i det vesentlige svarer til en kule hvor to diametralt motsatte kulekalotter er skåret av, og hvor ventilkulen er utformet med en sentral, gjennomgående boring med en diameter stort sett lik de "av-skårne" kulekalotters diameter. Oppfinnelsen kan imidlertid også utnyttes i forbindelse med annerledes utformede ventil-legemer, for eksempel koniske, kjegleformede, sylindriske, tønneformede, dobbeltkoniske etc.

GB patentskrift nr. 2 073 855 omhandler en kuleventil av den innledningsvis angitte art og omfatter to innbyrdes uavhen-gige seteringer på hver av to motsatte sider av ventilkulen. Ved denne kjente kuleventil befinner hovedseteringene og deres respektive hjelpesetering seg til enhver tid i virksomme posisjoner, og hverken hjelpe- eller hovedseteringene kan bringes i deaktivert beredskapsstilling for senere aktivering. Alle fire seteringer slites derfor like fort, og man har ikke noen setering(er) i beredskap for innsats i en spesiell lekkasjesituasjon. Ved denne kjente kuleventil er det heller ikke truffet tiltak for å kunne ta i bruk eksternt trykk for å manøvrere seteringene.

US patentskrift nr. 3 504 885 omhandler en avstengningsventil av lignende konstruksjon, idet også her et par seteringer arbeider som en dobbeltbarriere, det vil si at hoved-setering og hjelpesetering i hvert par av innbyrdes uavhengig forskyvbare seteringer til enhver tid befinner seg i tetningsstilling. Ingen av seteringene kan deaktiveres for senere å kunne settes inn i lekkasjesituasjoner, og det er heller ikke mulig å benytte seg av eksternt trykk for å manøvrere den eller annen setering i en gitt situasjon.

Den foreliggende oppfinnelsen går generelt ut på å mulig-gjøre aktivering/deaktivering av seteringen(e) etter behov. Mulighet til å aktivere/deaktivere (primær)setet kan være ønskelig eller nødvendig ved avstengningsventiler som ikke kan åpnes under utøvelse av tilstrekkelig høyt differensi-altrykk, på grunn av fare for beskadigelse/ødeleggelse av pakningen (en slik situasjon foreligger blant annet ved ventiler hvor det benyttes bløte pakninger, for eksempel av type PTFE). Kjent teknikk går ut på å løse dette problem ved "bypass" rundt ventilen for utligning av trykket før åpning av ventilen. Denne kjente løsning medfører relativt høye kostnader og representerer dessuten en sikkerhetsrisiko.

Avstengningsventiler som lekker kan representere betydelige problemer. Lekkasje mellom sete og ventillegeme krever ofte reparasjonsarbeider som betinger driftsstans, og som i eks-treme tilfeller kan forårsake ulykker. Innen ventilindustri-en har man forsøkt å forbedre tetningsanordningene. De nye tetningsanordninger som er utviklet og utprøvd, er tildels kompliserte i konstruktiv oppbygging samt kostbare i frem-stilling. Dessuten er de kompliserte i drift og fordrer et omfattende vedlikehold. Mange nyutviklede tetningsanordninger for avstengningsventiler har ennå ikke blitt utprøvd i praktisk drift, og til disse knytter det seg mange uforut-sigbare problemer som vil kunne oppstå under drift, såvel på kort som på lengre sikt.

Med utgangspunkt i ovennevnte formål har man ifølge foreliggende oppfinnelse tatt sikte på å legg forholdene til rette for å muliggjøre deaktivering/aktivering av ett eller flere seter som inngår i ventilkonstruksjonen, idet deaktiverings/ aktiveringsmulighetene fortrinnsvis skal foreligge ved hvert enkelt sete, uavhengig av annet/andre seter.

Nevnte formål blir ifølge oppfinnelsen realisert ved de trekk som omfattes av etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen omhandler således en anordning av den innledningsvis angitte art, idet dens vesentligste trekk består i at nevnte ytterligere setering henholdsvis hver ytterligere setering er innrettet til å kunne deaktiveres/aktiveres og låses i deaktivert, uvirksom beredskapsstilling.

Den ordinære, aksialt forskyvbare setering henholdsvis hver aksialt forskyvbar setering er på iog for seg kjent måte tilordnet minst én ytterligere, uavhengig aksialt forskyvbar setering. Dersom man velger den terminologi å benevne den eller de ordinære seteringer for primærsetet henholdsvis primærsetene, faller det naturlig å omtale den ekstra setering som sekundærsetet henholdsvis sekundærsetene. Denne eller disse sekundærseteringer er altså aksialt forskyvbare i forhold til primærseteringen eller tilhørende primærsetering. Hvert primærsete kan prinsippielt være tilordnet flere enn ett sekundærsete, selvom ett sekundærsete i de aller fleste anvendelsestilfeller er tilstrekkelig for å forbedre tetningsfunksjonen henholdsvis for å kunne settes inn for hurtig å stoppe en lekkasje mellom ventillegeme og sete.

Ettersom sekundærsetet er aksialt forskyvbart uavhengig av tilgrensende primærsete, kan sekundærsetet enten holdes i en uvirksom beredskapsstilling (deaktiveres) eller aktiveres for å benyttes i kombinasjon med primærsetet som kan være tilordnet sin egen aktiverings/deaktiveringsinnretning. Primærsetet kan derved ha metall-til-metall-tetning, mens sekundærsetet kan være forsynt med for eksempel en PTFE-pakning. Derved unngås utblåsing eller skade på setet.

Ved oppfinnelsen unngår man problemer på grunn av elding i vitale deler; dette gjelder særlig sekundærsetets deler da disse ifølge foretrukne utførelsesformer vil ligge beskyttet innenfor primærsetet. Det unngås enn videre materialflyt i tetningsflater. Dette skyldes manglende kontakt/spenninger før aktiveringen av sekundærsetet og/eller primærsetet. Setenes tetningsflater utsettes ikke for slitasje før aktivering. Derved unngås klebing mellom ventillegeme og setepakning. Lokal flyt (deformasjon) i materialet i ventillegemet unngås. Disse fordeler vil fremtre med tiltagende styrke ved økende ventil-levetid.

Ved intakt primærsete og aktivert sekundærsete oppnås dob-belt tetning slik som ved tradisjonelle ventiler.

Ifølge oppfinnelsen kan man om ønskelig øke tetningstrykket på sekundærsetet, og eventuelt på primærsetet, ved hjelp av en ekstern trykkilde, eller man kan åpne en kanal for til-førsel av innvendig fluidtrykk for å presse sékundærsete-ringen aksialt mot tetningsposisjonen. Sekundærsetet kan alternativt eller i tillegg til fluidtrykkpåvirkning være tilordnet en trykkfjær på samme måte som primærsetet.

Sekundærseteringen kan samvirke med en lett utløsbar låsemekanisme som kan ha form av en deaktiverings/aktiverings-anordning som er innrettet til å føre og holde sekundærseteringen i uvirksom beredskapsstilling (mot virkningen av ovennevnte trykkfjær). Primærseteringen kan ha en motsvarende, eventuelt identisk deaktiverings/aktiveringsanordning, for eksempel i form av en eksenterinnretning hvis kamvirk-ning er i overensstemmelse med respektive seterings forskyv-ningsretninger. En utførelsesform av nevnte låsemekanisme og dennes utløserinnretning utmerker seg ved enkel konstruktiv oppbygging.

Ved avstengningsventiler utformet i overensstemmelse med nærværende oppfinnelse er det ikke behov for spesialverktøy under produksjon, idet det kan brukes en produksjonslinje som er vanlig hos de fleste kuleventilprodusenter.

Avstengningsventiler utformet i overensstemmelse med oppfinnelsen vil ha et meget vidstrakt anvendelsesområde. Den kjemiske industri samt olje- og gassindustrien utgjør ikke-begrensende eksempler på oppfinnelsens mulige utnyttelse in-dustrielt.

Det er tidligere nevnt at oppfinnelsen muliggjør utsettelse og planlegging av driftsstans som skyldes lekkasje i ventil. Ved lekkasje aktiveres sekundærsetet, slik at det opprettes en sikker barriere inntil reparasjon av primærsetet, eventuelt utskifting av ventilen, kan finne sted.

Ventilen ifølge oppfinnelsen trenger ikke å opereres periodevis for å holde den funksjonsdyktig. Dette er av særlig stor betydning ved undersjøiske avstengningsventiler som først skal kunne settes inn på et tidspunkt langt inn i fremtiden på olje- og gassrørledninger.

Setet blir som nevnt ikke utsatt for slitasje før de blir aktivert. Dette gjelder både når ventilen befinner seg i åpen og stengt stilling. Slitasje på sekundærsete et-

ter aktivering blir mindre enn på primærsetet på grunn av at primærsetet stenger ute fremmedlegemer og urenheter samt isolerer sekundærsetet fra korrosive komponenter, kavitasjon etc. Det kan eventuelt benyttes konserveringsvæske. Dersom sekundærsetet først blir aktivert etter at primærsetets levetid er utløpt, tilsier dette omtrent 100% økning av ven-tilens funksjonsdyktighetstid.

Ved avstengningsventiler utformet i overensstemmelse med oppfinnelsen forenkles mulighetene til å integrere smøre-og spylesystemer for såvel primær- som sekundærsetet.

Et ikke-begrensende eksempel på en foretrukket utførelses-form av oppfinnelsen forklares nærmere i det etterfølgende under henvisning til medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et aksialsnitt gjennom en kuleventil ifølge en første utførelsesform i åpen posisjon, hvor de to sekundærseteringer blir fastholdt i uvirksom beredskapsstilling ved hjelp av utløsbare låsemekanismer; Fig. 2 viser et detaljert utsnitt i et tilsvarende riss i større målestokk, nærmere bestemt innenfor den ved strek-

punktlinje innstiplede sirkel II i fig. 1.

Fig. 3 svarer til fig. 2 men viser en andre utførelsesform for en deaktiverings/aktiveringsanordning som er tilordnet hver setesring.

For de to utførelsesformer vist i fig. 1 og 2 henholdsvis fig. 3 er brukt identiske henvisningsbetegnelser for identiske deler, og i forbindelse med fig. 3 vil kun de respektive deaktiverings/aktiveringsanordninger bli beskrevet.

Det henvises først til fig. 1 og 2.

Henvisningstallet 1 betegner ventilhuset mens 2 angir ventilkulen som er utformet med en gjennomgående boring 2' . Ventilhusets 1 gjennomløp er betegnet med 1' .

Ventilkulen 2 kan på kjent måte dreies om en akse A for stengning av gjennomløpet 1' . Ventilkulens 2 opplagring tilhører kjent teknologi og blir derfor ikke nærmere beskrevet her.

Ventilkulen 2 er tilordnet to ringformede seter 3,3' - i det etterfølgende benevnt primærseter henholdsvis primærsete-ringer - som er aksialt forskyvbart lagret i huset 1 og er tilordnet hver sitt sett trykkfjærer 4 henholdsvis 4' som søker å presse den tilhørende primærsetering 3 henholdsvis 3' mot tetningsstillingen hvor de ligger an mot ventilkulen 2 via hver sin ringformede pakning 5,5' . I stedet for fjærene 4,4' eller i tillegg til disse kan primærseteringene 3, 3' utsettes for aksialtrettet trykkpåvirkning i retning av pakningen 5,5' ved hjelp av innvendig fluidtrykk som via en kanalgren 6 kan bringes til å virke mot seteringens 3,3' gavlflate ved den motsatte ende av pakningen 5,5' . Kanalgrenen 6 kan stenges ved hjelp av et skrueformet stengeorgan 7 som er innrettet til å virke ved forbindelses- eller over-gangsstedet mellom kanalgrenen 6 og en i forhold til dennes lengderetning perpendikulært forløpende andre kanalgren 8 som munner ut i et i ventilhuset 1 utformet ringrom 9,9' hvori også en stengbar tilførselsstuss 10,10' for eksternt trykk munner ut.

Aksialt innenfor hvert av de to nevnte ringrom 9,9' er det ifølge oppfinnelsen anordnet en med tilgrensende primærsetering 3,3' konsentrisk, uavhengig aksialt forskyvbar sekun-dærsetering 11,11' som er forsynt med en pakningsring 12, 12' for tettende samvirke med ventilkulen 2. Hvert sekundærsete 11,11' er tilordnet et sett trykkfjærer 13,13' på samme måte som ved primærsetene 3,3' .

I det viste utførelseseksempel ligger tilstøtende seteringer 3,11 og 3',11' relativt aksialt forskyvbart an mot hverandre under mellomkopling av en ringpakning 14,14' som ligger for-senket i et spor i primærsetet, men den gjensidige opplagring av tilstøtende seteringer kan utføres på mange andre måter, idet det kun forutsettes at den sekundære setering 11,11' skal kunne forskyves aksialt i forhold til den nær-liggende primære setering 3,3', slik at de primære og sekundære seteringer er uavhengig forskyvbare i forhold til hverandre og således også forskyvbare i forhold til ventilhus 1 og -kule 2.

Ettersom nevnte ringrom 9,9' er tilsluttet tilførselsorgan for såvel internt som eksternt fluidtrykk, kan sekundærseteringene 11,11' påvirkes ved nevnte trykk i tillegg til fjærtrykket (fjærsettene 13,13').

Ifølge den i fig. 1 og 2 viste utførelsesform er hver sekun-dærsetering 11,11' er tilordnet en lett utløsbar låsemekanisme for etter ønske å kunne holde sekundærseteringene i uvirksom beredskapstilling (deaktivert), såsom vist i fig. 1 og 2, det vil si inntrukket i forhold til ventilkulen, slik at de tilhørende pakninger 12,12' befinner seg i avstand fra kuleflaten. En alternativ utførelse av deaktiverings/ak-tiveringsanordningen blir beskrevet senere under henvisning til fig. 3, hvor også primærsetet er tilordnet sin egen uav-hengige deaktiverings/aktiveringsanordning.

De utløsbare låsemekanismer ifølge fig. 1 og 2 er bare skjematisk antydet, men kan eksempelvis bestå av fjærbelas-tede tapper som med et konisk hodeparti 15 kan bringes til å gripe uttrekkbart inn i en motsvarende utformet utsparing 11" i sekundærseteringen 11, fig. 2. Tappen, et stempel eller et lignende organ kan betjenes fra en utvendig mutter 16,16' . Slike låsemekanismer 15,16 vil være fordelt ekvi-distant rundt omkretsen av hver sekundsetering 11,11' .

Med ett eller flere sekundærseter som kan bevege seg uavhengig av tilgrensende primærsete, kan man i ventilen opp-rette en dobbeltbarriere mot lekkasje mellom ventillegeme og sete. Både i sekundærsetet virksomme som uvirksomme posisjon vil primærsetet 3,3' beskytte dette mot påvirkninger fra fremmedlegemer som ville kunne føre til slitasje.

Hvis en avstengningsventil av denne generelle type skal an-vendes over relativt lange tidsrom, er det hensiktsmessig å låse sekundærsetene 11,11' ved hjelp av låsemekanismene 15, 16; 15',16' . Dette er viktig for å unngå flyt i materialer i setepakning, sete og kule over tid. Man trenger ikke å dreie ventillegemet eksempelvis hvert år for å holde ventilen i stand. På undervannsventiler er en slik periodevis ventiloperasjon svært kostbar. Hvis det av en eller annen grunn skulle være ønskelig med et ekstra høyt pakningstrykk i setet, er det ifølge oppfinnelsen via 10 mulig å tilføre ekstra trykk fra en ekstern hydraulisk kilde i stedet for eller i tillegg til det tradisjonelle prinsipp som går ut på å utnytte det interne trykk i mediet (via 7-8) og/eller den presskraft som fjærene 4,4',13,13' gir.

Når sekundærseteringene 11,11' skal aktiveres, trekkes tapp-eller stempelhodepartiene 15 ut av seteringenes 11,11' sam-virkende utsparinger 11", fig. 2, hvorved fjærene 13,13' og/eller internt mediumtrykk (via kanalgrenen 8) og/eller eksternt fluidtrykk (via tilførselsstussen 10) sørger for å presse pakningene 12,12' i tettende anlegg mot ventilkulen 2.

Ved utførelsesformen ifølge fig. 3 har deaktiverings/akti-veringsorganets 16a virksomme del form av en eksenterrull 15a som griper inn i en med organets 16a skaftdel konsentrisk utsparing Ila' i sekundærsetet 11. I den illustrerte situasjon har eksenterrullen 15a bevirket aksial utskyv-ning av sekundærsetet 11 og deaktivering av dette (dets pakning 12) med hensyn på ventilkulen 2 samt holder sekundærsetet 11 i denne deaktiverte posisjon. Ved dreining av organets 16a skaftdel i dens tilordnede koaksiale boring 1" i ventilhuset 1 i forhold til den viste eksenterrull-posisjon, vil dennes deaktiveringsvirkning oppheves og fjæren 13 igjen aktivere sekundærsetet 11.

I fig. 3 er også primærsetet 3 (henholdsvis hvert primærsete 3,3' ifølge fig. 1) tilordnet et tilsvarende deaktiverings/ aktiveringsorgan 17 med eksenterrull 18 som griper inn i en utsparing 3" i primærsetet 3. Dette deaktiverings/aktiveringsorgan 17,18 virker på nøyaktig samme måte som sekundærsetets 11 organ 16a,15a.

Ifølge oppfinnelsen er det således skaffet tilveie en ny avstengningsventil i form av en kuleventil som i tillegg til det/de nødvendige primærsete(r) omfatter ett eller flere sekundærseter som er uavhengig aktiverbare/deaktiverbare i forhold til primærsetet/-setene som likeens kan være indi-viduelt aktiverbare/deaktiverbare. Det representerer like-ledes ny teknologi å kunne deaktivere/aktivere ventilseter av angjeldende art og å kunne benytte eksternt tilført fluidtrykk for å øke setetrykket.

Claims (8)

1. Anordning ved avstengningsventil, særlig kuleventil, omfattende et ventillegeme med minst én rundtgående tetningsflate utformet for tettende samvirke med en aksialt forskyvbar setering (3,3'), eventuelt under mellomkopling av en pakning (5,5' ), hvor seteringen henholdsvis hver setering (3,3') er innrettet til å presses mot tetningsstilling ved fjærkraft (4,4') og/eller fluidtrykk og/eller annen kraft-påvirkning, og hvor seteringen henholdsvis hver setering (3,3') er tilordnet minst én ytterligere separat setering (11,11'), som er aksialt forskyvbart lagret uavhengig av førstnevnte setering (3,3'), karakterisert ved at nevnte ytterligere setering henholdsvis hver ytterligere setering (11,11') er innrettet til å kunne deaktiveres/aktiveres og låses i deaktivert, uvirksom beredskapsstilling.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den ytterligere setering henholdsvis hver ytterligere setering (11,11') er tilordnet et mekanisk deaktiverings/aktiveringsorgan (15,16;15a,16a) utformet og opplagret dels for aksialtrettet forskyvning av respektive ytterligere setering (11,11') ut av samvirke med det kuleformede ventilegeme (2) og dels for utløsbar fastholdelse av respektive ytterligere setering (11,11') i deaktivert posisjon .

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at seteringen henholdsvis hver setering (3, 3') er tilordnet et hydraulisk eller mekanisk deaktiverings/aktiveringsorgan (17,18) utformet og opplagret dels for aksialtrettet forskyvning av respektive setering (3,3') ut av samvirke med det kuleformede ventillegeme (2) og dels for utløsbar fastholdelse av respektive setering (3,3') i deaktivert posisjon.

4. Anordning ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at nevnte utløsbare deaktiverings/aktiveringsorgan har form av en i ventilhuset (1) dreibart opplagret bolt (16;16';16a;17) hvis akse forløper perpendikulært på respektive seterings (3,3',11,11') akse og som har et påvirkningshode (15;15';15a;18) som griper inn i en utsparing (11 *;lia ' ;3" ) i respektive setering (3,3',11,111 ) .

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at nevnte påvirkningshode (15') er konisk avsmalnen-de mot sin frie ende.

6. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at påvirkningshodet (15a;18) utgjøres av en eksenterrull på et sentrisk dreibart boltskaft.

7. Anordning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det aksialt utenfor den ytterligere seterings henholdsvis hver ytterligere seterings (11,11') gavlflate motsatt tetningsomkretsen, i ventilhuset 1 er utformet et ringrom (9,9') som er tilsluttet kanaler, gjennomløp eller lignende passasjer for såvel internt trykkmedium som eksternt, for eksempel hydraulisk trykkfluid (8 henholdsvis 10).

8. Anordning ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den ytterligere setering henholdsvis hver ytterligere setering (11,11') som er konsentrisk med den tilgrensende førstnevnte setering (3, 3'), ligger forskyvbart an mot og omslutter denne, fortrinnsvis under mellomkopling av minst én pakning (14,14').