NO170105B - Brannbestandig sluseventil - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår fluidumstyreventiler for drift under meget høy temperatur, og særlig sluseventiler som vil inneholde driftstrykket på tilfredsstillende måte både under og etter å ha vært utsatt for en brann.

Slik det gjenspeiles i patentlitteraturen og annen litteratur, er mye innsats blitt ofret i de senere år for å forsyne industrien, og særlig den som er engasjert i olje- og gassproduksjon, med spindeldrevne ventiler som vil stå imot de skadelige virkninger av brann eller andre høye temperaturer uten å tape sin funksjon med sikker, fluidumtett styring av høytrykkssystemer. Denne innsats har resultert i en rekke forskjellige konstruksjoner for ventiler med metall-mot-metall-tetninger, spindelplassering mot et bakre sete (her-etter kalt baktetningsplassering), og smeltbare elementer for å hindre sådan plassering under normale driftstemperaturer, men likevel lette denne plassering når sådanne temperaturer overskrides. Uansett hvor fortjenstfulle disse konstruksjoner måtte være, har imidlertid hver konstruksjon en eller flere ulemper som hindrer total tilfredsstillelse for brukeren.

Spindeldrevne ventiler av den type som den forelig-gende oppfinnelse angår, er eksempelvis vist i FR-patentskrift 2 511 470 og GB-patentsøknad 2 080 496.

I ventiIkonstruksjonen ifølge det franske patentskrift er det anordnet en avtrappet, delt ring som bæres i et ringformet spor i spindelen. Et øvre lager er påskjøvet over det reduserte parti av ringen og er understøttet av flenspar-tiet. En skive av smeltbart materiale er aksialt innskutt mellom det øvre spindellager og en ventillokk- eller husoverdel-pakningsgland. Et nedre lager er påskjøvet over spindelen under flensen på den delte ring, og en fjærskive er aksialt innskutt mellom det nedre spindellager og en ringformet pak-ningsgland. I tilfelle den smeltbare skive smelter på grunn av en brann, vil spindelen og dens øvre og nedre lagre stige eller gå oppover i forhold til husoverdelen for å anbringe spindelens skulder på et ventilsete. Spindelen danner baktet-ning i både åpne og lukkede stillinger av ventilens slusepla-ter.

I motsetning til konstruksjonen ifølge det nevnte franske patentskrift kan spindelen i ventilen ifølge GB-patentsøknad 2 080 496 anbringes manuelt mot det bakre sete

ved lukning av ventilslusen på grunn av at spindelen er av den oppstigende type, og ved høyt trykk inne i ventilhuset - i den åpne stilling av slusen - i tilfelle av smelting av den smeltbare hylse. Dersom trykket i ventilen skulle falle og deretter ta seg opp igjen, kunne ventilspindelens skulder slå med stor

kraft mot husoverdelens sete. Videre ville baksetetetningen bli brutt ved lufttrykksenkningen i ventilhuset.

Formålet med oppfinnelsen er å overvinne ulempene ved de kjente, brannbestandige, spindeldrevne ventiler av den angitte type ved tilveiebringelse av forbedringer med hensyn til beliggenheten av den smeltbare anordning og dennes funk-sjonsforbindelse med ventilspindelen, spindelopplagringen og ventilhusoverdelen.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en ventil som omfatter

(a) et ventilhus med et kammer som krysses av en fluidum-strømpassasje, og et lineært bevegelig ventillukkeelement som er anbrakt i kammeret for å styre fluidumstrøm gjennom passasjen, (b) en husoverdel som er festet til ventilhuset og har en lineær boring som står i forbindelse med kammeret, (c) et husoverdel-lokk som har et lageropptakende kammer og er festet nær den lineære boring i husoverdelen og har en ventilspindelåpning i en endevegg av lokket, idet ventilspindelåpningen er aksialt innrettet med den lineære boring, (d) en ventilspindel som strekker seg gjennom ventilspindelåpningen og den lineære boring og er forbundet med ventillukkeelementet, (e) en lageranordning som er beliggende i det lageropptakende kammer og er anbrakt mot husoverdelen og., omgir spindelen, (f) idet spindelen har et sylindrisk spor hvis ene kant støter opp til lageranordningen, (g) en rørformet støttehylse som er anbrakt i sporet og strekker seg til dettes ender, idet hylsen har en ytre sylindrisk vegg med tilnærmet samme diameter som spindelen, og har en sirkulær flens som strekker seg radialt utover fra en ende av den ytre sylindriske vegg, (h) en ring som er fremstilt av et smeltbart materiale som smelter ved en temperatur som overskrider et normalt område av driftstemperaturer i lageropptakelseskammeret, idet ringen omgir den rørformede hylse og har en diameter med omtrent samme størrelse som diameteren av den sirkulære flens, og ligger an mot den sirkulære flens, (i) en bakseteanordning som er anordnet på spindelen og anbrakt i det nevnte kammer i ventilhuset, og en samvirkende bakseteanordning som er anordnet i husoverdelen og tilveiebringer en fluidumtett metall-mot-metall-tetning som reaksjon på aksial bevegelse av spindelen mot den nevnte ventilspindelåpning i husoverdel-lokket som følge av at ringen av smeltbart materiale smelter, idet ringen normalt understøtter spindelen mot den nevnte aksiale bevegelse i det normale område av driftstemperaturer, og (j ) en ytterligere lageranordning i det lageropptakende kammer, idet den ytterligere lageranordning er anbrakt mot den nevnte endevegg av husoverdel-lokket som er forsynt med den nevnte ventilspindelåpning, idet det finnes et antall utløpshull for utslipp av smeltende, smeltbart materiale gjennom disse samtidig med aksial bevegelse av spindelen og den sirkulære flens som følge av at den nevnte temperatur overskrider det normale område av dri f tstemperaturer, og ventilen er ifølge oppfinnelsen kjennetegnet ved (k) at den sirkulære flens er i anliggende forbindelse med lageranordningen, (1) at det er anordnet en sylindrisk skål med en indre sylindrisk vegg som har i hovedsaken samme størrelse som diameteren av den sirkulære flens, og har en endevegg som ligger an mot den ytterligere lageranordning og omslutter hylsen, idet skålen er innskjøvet over den smeltbare ring og den sirkulære flens, (m) at den smeltbare ring ligger an mot den nevnte endevegg av den sylindriske skål og hindrer aksial bevegelse av spindelen i den ene eller den andre retning, og (n) at det nevnte antall utløpshull er anordnet i skålen. Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et riss i sentralt vertikalsnitt, med enkelte deler fullstendig vist, av en brannbestandig sluseventil som omfatter særtrekk ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser en forstørrelse av spindellagrings-området i den øvre del av fig. 1, fig. 3 viser en forstørrelse av spindel-bakseteområdet i den sentrale del av fig. 1, fig. 4 viser et riss etter linjen 4 - 4 på fig. 1, fig. 5 viser et riss etter linjen 5 - 5 på fig. 1, og fig. 6 viser et lik-nende riss som fig. 3, men viser en annen utforming av baksete for ventilspindelen.

Som vist på fig. 1, omfatter den foretrukne utførelse av en forbedret, brannbestandig sluseventil 10 som omfatter særtrekk ifølge oppfinnelsen, et ventilhus 12 med en strømnings-kanal 14, et ventilkammer 16 som krysses av strømningskanalen 14, en husoverdel 18 som er løsbart festet til ventilhuset 12 ved hjelp av et antall periferisk adskilte pinneskruer

20 og muttere 22, et lokk 24 som er festet til husoverdelen

18 ved hjelp av gjenger 26, en ventilsluse 28 som er anbrakt i kammeret 16 for å styre strøm gjennom kanalen 14, en ventilspindel 30 som strekker seg fra slusen 28 gjennom husoverdelen 18 og lokket 24, og et håndratt 32 eller en annen passende anordning for dreining av spindelen 30. Spindelen 30 e-r innskrudd i en mutter 34 (fig. 1, 4 og 5) som befinner seg i en tverrboring 36 gjennom slusen 28, slik at når spindelen dreies, translateres slusen mellom sin lukkede stilling (vist på fig,. 1) og sin åpne stilling i ventilhusets 12 ventilkammer 16. Ventilkammeret 16 er vist i sin foretrukne utførelse som et sirkulærsylindrisk hulrom, men hulrommet kunne eventuelt være rektangulært, kvadratisk, etc. i tverrsnitt. Ventilkammeret 16 benyttes til å innrette slusen 28 på riktig måte. Slusen 28 vil være utformet slik at den er i overensstemmelse med ventilkammerets 16 tverrsnitt, sirkulært, rektangulært, kvadratisk, etc.

Nær den øvre ende av husoverdelen 18 befinner det

seg en ringformet pakning 38 som tilveiebringer en fluidumtet-ning mellom husoverdelen og spindelen 30, og en pakningsmutter 40 av glandtype som er innskrudd i husoverdelen, tjener som

holder for pakningen. Over pakningsmutteren 40 er spindelen 30 omgitt av to trykklagerenheter 42, 44 som muliggjør lettvint dreining av spindelen for å åpne og/eller lukke ventilen.

Mellom lagerenhetene 42, 44 er det anordnet en smeltbar, sammensatt enhet 46 (fig. 1 og 2) som understøtter spindelen 30 aksialt i den viste stilling under normale driftstemperaturer. Enheten 46 omfatter en aksialt oppsplittet støtte-hylse 48 med en ringformet, radial flens 48a som strekker seg utover fra hylsens nedre ende, en holdering 50 med en ringformet, radial flens 50a som strekker seg innover fra dens øvre ende, og en smeltbar ring 52 som er innskutt mellom flensene 48a, 50a. Hylsen 48 er dannet av to like, halvrunde segmenter (bare ett er vist) som passer rundt et spindelparti 30b med redusert diameter (best vist på fig. 2) og mellom motstående, ringformede skuldre 30c, 30d. Holderingen 50 omgir fritt hylsen 48 og den smeltbare ring 52 og har én eller flere sideporter 54 gjennom hvilke materiale i ringen 52 kan flyte ut etter å ha blitt smeltet på grunn av en brann eller en annen tilstrekkelig høy temperatur.

Slik som best vist på fig. 3, er det anordnet en ringformet bakseteflens 56 som rager radialt ut fra spindelen 30 under husoverdelen 18 og over spindelens gjengede parti 30a, og som har en oppadvendende, ringformet metalltetnings-flate 56a med avrundet tverrsnittsform. Det nedre parti av husoverdelens boring 58 er forsenket ved 60 for å tilveiebringe en ringformet, radial flate 62 som virker som et sete for tetningsflaten 56a. Bakseteflensen 56 kan også være forsynt med 0-ringer 64, 66 for å virke som tetningselementer mellom flensen og husoverdelen 18 ved normale temperaturer.

Når den smeltbare ring 52 smelter, f.eks. som reaksjon på at ventilen 10 utsettes for en brann eller en annen tilstrekkelig høy temperatur, tvinger fluidumtrykket i ventilhuset spindelen 30 oppover inntil spindelflensens 56 tetningsflate 56a kommer til anlegg mot husoverdelens seteflate 62, slik at det bevirkes en metall-mot-metall-baktetningsplassering av spindelen på husoverdelen 18 og utstrømning av fluidum gjennom husoverdelens boring 58 hindres. Når det foregående inntreffer, føres den splittede hylse 48 oppover sammen med spindelen 30.

For at sikker spindel-baktetningsplassering skal kunne oppnås, selv ved forholdsvis lave ventiltrykk, er en skruefjær 68 (best vist på fig. 2) som befinner seg i en forsenkning 40a i det øvre parti av pakningsmutteren 40 og er sammentrykket mellom mutteren og lagerenheten 42, anordnet for å bevege denne lagerenhet, og således også den splittede hylse 48 og spindelen 30 oppover når den smeltbare ring 52 smelter.

Slik som vist på fig. 1, er ventilslusens 28 ned-strømsside 28a avtettet på fluidumtett måte i forhold til ventilhuset. 12 ved hjelp av et sete som omfatter et spesielt utformet, hylseliknende metallseteelement 70 som befinner seg i en forsenkning 72 i ventilhusets strømningskanal 14. Seteelementet 70 omfatter en ringformet tetningsleppe 74 med en tetningsflate 74a med avrundet tverrsnittsform. Før instal-lasjon er tetningsflatens 74a ytterdiameter noe større enn forsenkningens 72 diameter, slik at når elementet 70 installe-res i driftsstilling, presser tetningsflaten mot forsenkningen for å tilveiebringe en metall-mot-metall-tetning mellom elementet 70 og ventilhuset 12. En 0-ring 76 som bæres i et ytre spor i elementet 70, kan være inkludert for å hindre trykk ved normale driftstemperaturer fra å vandre fra kanalen 14 og mellom elementet 70 og forsenkningen 72 til leppen 74.

På slusens 28 oppstrømsside 28b er et annet hylseliknende seteelement 80 som befinner seg i en forsenkning 82 i kanalen 14, forspent mot slusen ved hjelp av en eller flere tallerkenfjærer 84 (to vist), og denne aksialbelastning frem-bringer også en innledende tetning mellom slusens 28 nedstrøms-side 28a og seteelementets 70 oppstrømsende 70a.

En alternativ baksetekonstruksjon for ventilspindelen 30 er vist på fig. 6, idet denne konstruksjon omfatter et kjeglestumpformet, utvidet parti 110 av spindelen over dennes gjengede parti 30a, og et komplementært avfaset innløp 112

til husoverdelens 18 boring 58. Det avfasede innløp 112 virker som et sete for det kjeglestumpformede spindelparti 110, slik at når den smeltbare ring 52 smelter, vil spindelen 30 stige inntil spindelpartiet 110 kommer til hvile mot det avfasede innløp, slik at det tilveiebringes en fluidumtett metall-mot-metall-tetning mellom spindelen og husoverdelen.

Claims (7)

1. Ventil omfattende (a) et ventilhus (12) med et kammer (16) som krysses av en fluidumstrømpassasje (14), og et lineært bevegelig ventillukkeelement (28) som er anbrakt i kammeret for å styre flui-dumstrøm gjennom passasjen (14), (b) en husoverdel (18) som er festet til ventilhuset (12) og har en lineær boring (58) som står i forbindelse med kammeret (16), (c) et husoverdel-lokk (24) som har et lageropptakende kammer og er festet nær den lineære boring (58) i husoverdelen (18) og har en ventilspindelåpning i en endevegg av lokket, idet ventilspindelåpningen er aksialt innrettet med den lineære boring, (d) en ventilspindel (30) som strekker seg gjennom ventilspindelåpningen og den lineære boring og er forbundet med vent illukkeelementet (28), (e) en lageranordning (42) som er beliggende i det lageropptakende kammer og er anbrakt mot husoverdelen (18, 40) og omgir spindelen (30), (f) idet spindelen har et sylindrisk spor (30b) hvis ene kant (30c) støter opp til lageranordningen (42), (g) en rørformet støttehylse (48) som er anbrakt i sporet (30b) og strekker seg til dettes ender, idet hylsen har en ytre sylindrisk vegg med tilnærmet samme diameter som spindelen (30), og har en sirkulær flens (48a) som strekker seg radialt utover fra en ende av den ytre sylindriske vegg, (h) en ring (52) som er fremstilt av et smeltbart materiale som smelter ved en temperatur som overskrider et normalt område av driftstemperaturer i lageropptakelseskammeret, idet ringen (52) omgir den rørformede hylse (48) og har en diameter med omtrent samme størrelse som diameteren av den sirkulære flens (48a), og ligger an mot den sirkulære flens (48a), (i) en bakseteanordning (56) som er anordnet på spindelen (30) og anbrakt i det nevnte kammer (16) i ventilhuset (12), og en samvirkende bakseteanordning (60, 62) som er anordnet i husoverdelen (18) og tilveiebringer en fluidumtett metall-mot-metall-tetning som reaksjon på aksial bevegelse av spindelen (30) mot den nevnte ventilspindelåpning i husoverdel-lokket (24) som følge av at ringen (52) av smeltbart materiale smelter, idet ringen (52) normalt understøtter spindelen (30) mot den nevnte aksiale bevegelse i det normale område av driftstemperaturer, og (j ) en ytterligere lageranordning (44) i det lageropptakende kammer, idet den ytterligere lageranordning (44) er anbrakt mot den nevnte endevegg av husoverdel-lokket (24) som er forsynt med den nevnte ventilspindelåpning, idet det finnes et antall utløpshull (54) for utslipp av smeltende, smeltbart materiale gjennom disse samtidig med aksial bevegelse av spindelen (30) og den sirkulære flens (48a) som følge av at den nevnte temperatur overskrider det normale område av driftstemperaturer, KARAKTERISERT VED (k) at den sirkulære flens (48a) er i anliggende forbindelse med lageranordningen (42),

(1) at det er anordnet en sylindrisk skål (50) med en indre sylindrisk vegg som har i hovedsaken samme størrelse som diameteren av den sirkulære flens (48a), og har en endevegg (50a) som ligger an mot den ytterligere lageranordning (44) og omslutter hylsen (48), idet skålen er innskjøvet over den smeltbare ring (52) og den sirkulære flens (48a), (m) at den smeltbare ring (52) ligger an mot den nevnte endevegg (50a) av den sylindriske skål (50) og hindrer aksial bevegelse av spindelen (30) i den ene eller den andre retning, og (n) at det nevnte antall utløpshull (54) er anordnet i skålen (50).

2. Ventil ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at skålens (50) innvendige diameter er lik eller mindre enn den utvendige diameter av lageranordningen (42).

3. Ventil ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at skålen (50) og den sirkulære flens (48a) fullstendig omslutter den smeltbare ring (52).

4. Ventil ifølge krav 1, 2 eller 3, KARAKTERISERT VED at støttehylsen (48) omfatter to halvdeler som er innlagt i det nevnte spor (30b) i spindelen (30).

5. Ventil ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at en fjæran-ordning (68) i husoverdelen (18) forspenner lageranordningen (42) i aksial retning mot den sirkulære flens (48a).

6. Ventil ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at baksetean-ordningen omfatter en ringformet, radial flens (56) på spindelen (30) med en aksialt rettet, ringformet, kamliknende tet-ningsf late (56a) med avrundet, aksial tverrsnittsform, og et ringformet, flatt, radialt sete (62) på husoverdelen (18) som samvirker med den nevnte tetningsflate for å etablere den fluidumtette metall-mot-metall-tetning mellom spindelen (30) og husoverdelen (18).

7. Ventil ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED en tetnings-anordning (70) i den nevnte passasje (14) for tilveiebringelse av en fluidumtett metall-mot-metall-tetning mellom ventilhuset (12) og ventillukkeelementet (28) i både den normale og den bakseteplasserte driftstilstand av ventilen.