NO173839B - Brannbestandig sluseventil - Google Patents

Abstract

En spindelmanøvrert, brannbestandig glideventil omfattende en forbedret spindel-baksete-sanunenstilling av metall-mot-metall-typen med en smeltbar ring (52) for å lette automatisk spindel-bakseteanbringelse ved på forhånd valgte temperaturer, fjærforsterkning av baksete-anbringelsesprosessen, og et forbedret metall-mot-metall-glidersete (70).

Description

Oppfinnelsen angår fluidumstyreventiler for drift under meget høy temperatur, og særlig sluseventiler som vil inneholde driftstrykket på tilfredsstillende måte under og etter utsettelse for brann.

Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en ventil som omfatter et ventilhus med en metalloverflate-strømningskanal som strekker seg gjennom dette, og et kammer som krysses av strømningskanalen, et ventillukkeelement som anbrakt i kammeret for å styre strøm gjennom strømningskanalen, en husoverdel som er festet til ventilhuset og har en boring som kommuniserer med kammeret, en ventilspindel som strekker seg gjennom boringen og er forbundet med lukkeelementet, og en tetningsanordning for tilveiebringelse av en fluidumtett tetning mellom ventilhuset og ventillukkeelementet, idet tetningsanordningen omfatter et i ett stykke dannet, hylseliknende sete med en sentral lengdeakse, idet setet er anbrakt i strømningskanalen og strekker seg til kontakt med venti1lukkeelementet.

En ventil av ovennevnte type er kjent fra US-A-3 842 854. Videre er det fra FR-A-2 511 470 kjent en sluseventil med port- eller sluseplater for åpning og lukning av en gjennomgående boring i et ventilhus. Sluseplatene har blindområder som i lukket tilstand presses mot respektive ventiltetninger i ventilhuset.

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 som sikker, fluidumtett styring av høytrykks-systemer. Denne innsats har resultert i en rekke forskjellige konstruksjoner for ventiler med metall-mot-metall-tetninger, spindel-bakseteplassering (engelsk: stem backseating), og smeltbare elementer for å hindre bakseteplassering under normale driftstemperaturer, men likevel lette dette 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.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse, når den betraktes om rettet mot å overvinne ulempene ved de kjente, brannbestandige, spindeldrevne ventiler, er å tilveiebringe en forbedret metall-mot-metall-tetningsanordning mellom ventillukkeelementet og ventilhuset.

For oppnåelse av ovennevnte formål er det tilveiebrakt en ventil av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at setet som en del av dette har en ringformet, metallisk, kamliknende tetningsflate med avrundet tverrsnittsform, idet tverrsnittet er tatt i et plan som inneholder den sentrale lengdeakse, idet den metalliske tetningsflate presser mot strømningskanalens overflate for å danne en fluidumtett metall-mot-metall-tetning ved denne.

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 spindellagringsom-rådet 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 forstørret riss av lukkeelement-seteområdet i den nedre del av fig. 1, med en utførelse av tetningsanordningen ifølge oppfinnelsen, fig. 5 viser et riss etter linjen 5 - 5 på fig. 1. fig. 6 viser et riss etter linjen 6 - 6 på fig. 1, fig. 7 viser et liknende riss-som fig. 4, men i redusert målestokk, og viser en annen utførelse av tetningsanordningen ifølge oppfinnelsen, fig. 8 viser et liknende riss som fig. 3, og viser en annen utforming av baksete for ventilspindelen, fig. 9 viser et liknende riss som fig. 2, av en annen utførelse av en smeltbar ringmontasje, og fig. 10 viser et liknende riss som fig. 2, av enda en utførelse av en smeltbar ringmontasje.

Som vist på fig. 1, omfatter den foretrukne utførelse av en brannbestandig sluseventil 10 som omfatter særtrekk ifølge oppfinnelsen, et ventilhus 12 med en strømningskanal 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 atskilte pinneskruer 20 og muttere 22, en husoverdel- eller lokkhette 24 som er festet til husoverdelen 18 ved hjelp av gjenger 26, et ventillukkeelement (sluse) 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 hetten 24, og et håndratt 32 eller en annen passende anordning for dreining av spindelen 30. Spindelen 30 er innskrudd i en løfteplugg 34 (fig. 1, 5 og 6) som befinner seg i en tverrboring 36 gjennom slusen 28, slik at når spindelen roteres, 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 sirkulært hulrom, men hulrommet kunne eventuelt være rektan-gulært, firkantet, 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 ventilkammeret 16, sirkulær, rektangulær, firkantet, etc.

Nær den øvre ende av husoverdelen 18 befinner det seg en ringformet pakning 38 som tilveiebringer en fluidumtetning 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 trykklagermontasjer 42, 44 som muliggjør lettvint rotasjon av spindelen for å åpne og/eller lukke ventilen.

Mellom lagermontasjene 42, 44 er det anordnet en smeltbar ringmontasje 46 (fig. 1 og 2) som understøtter spindelen 30 aksialt i den viste stilling under normale drif tstemperaturer. Montasjen eller sammenstillingen 46 omfatter en aksialt oppsplittet 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 metalltetningsflate 56a med avrundet tverrsnittsform. Det nedre parti av husoverdelens boring 58 er forsenket ved 60 for å tilveiebringe en ringformet, radial overflate 62 som virker som et sete for tetningsf laten 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-bakseteplassering av spindelen på husoverdelen 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-bakseteplassering 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 lagermontasjen 42, anordnet for å bevege denne lagermontasje, og således også den delte hylse 48 og spindelen 30, oppover når den smeltbare ring 52 smelter.

Slik som vist på fig. 1 og 4, er ventilslusens 28 nedstrømsside 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 tetningsf late 74a med avrundet tverrsnittsform. Før installasjon er tetningsflatens 74a ytterdiameter noe større enn forsenkningens 72 diameter, slik at når seteelementet 70 installeres 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 78 i elementet 70, kan være inkludert for å hindre trykk ved normale driftstemperaturer fra å vandre fra strømningskanalen 14 og mellom elementet 70 og forsenkningen 72 til tetningsleppen 74.

På slusens 28 oppstrømsside 28b er et annet hylseliknende seteelement 80 (fig. 1), som befinner seg i en forsenkning 82 i strømningskanalen 14, forspent mot slusen ved hjelp av en eller flere tallerkenfjærer 84 (to vist), og denne aksialbelastning frembringer også en innledende tetning mellom slusens 28 nedstrømsside 28a og seteelementets 70 oppstrømsende 70a.

En annen utførelse av nedstrøms-seteelementet som utgjør den foreliggende oppfinnelse, er vist som 90 på fig. 7. Det hylseliknende element 90 har en ringformet tetningsflate 92 med avrundet tverrsnittsform på sin radiale nedstrøms-endeflate 94, og denne tetningsflate hviler mot og samvirker med en motsatt, radial overflate 96 i ventilhusets forsenkning 72 for å tilveiebringe en fluidumtett metall-mot-metall-tetning mellom ventilhuset 12 og elementet 90. Ytterligere tetningsevne ved normale temperaturer og lave trykk kan oppnås ved å innlemme en 0-ring 98 i et omkretsspor 100 på elementets 90 ytre overflate.

En alternativ baksetekonstruksjon for ventilspindelen 30 er vist på fig. 8, hvor denne konstruksjon omfatter et kjeglestumpformet, utvidet parti 110 av spindelen over dennes gjengede parti 30a, og et komplementært avfaset innløp 112 til husoverdelens boring 58. Det avfasede innløp 112 virker som et sete for det kjeglestumpf ormede 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 lokkdelen.

Fig. 9 viser en modifisert utførelse av den smeltbare ringmontasje 46. I denne utførelse finnes det ikke noen holdering, såsom ringen 50 på fig. 1 og 2, og den smeltbare ring 52 er i direkte kontakt med den øvre lagermontasje 44.

En annen modifisert utførelse av den smeltbare ringmontasje er vist på fig. 10. I denne utførelse har den nedre lagermontasje 142 en vesentlig større ytterdiameter enn dens motstykke 42 (fig. 1 og 2) og ligger under holderingens 50 nedre ende. I utførelsen på fig. 10 tilveiebringer følgelig ikke den smeltbare ring 52 noen støttefunksjon for den ene eller den andre av lagermontasjene 142, 44, og når denne smeltbare ring smelter, stiger spindelen 30 og den delte hylse 48 inntil spindelen bakseteplasseres på husoverdelen, men den nedre lagermontasje 142 forblir i sin viste stilling.

Claims (9)

1. Ventil omfattende et ventilhus (12) med en metall-overflate-strømningskanal (14) som strekker seg gjennom dette, og et kammer (16) som krysses av strømningskanalen, et ventillukkeelement (28) som er anbrakt i kammeret (16) for å styre strøm gjennom strømningskanalen (14), en husoverdel (18) som er festet til ventilhuset (12) og har en boring (58) som kommuniserer med kammeret (16), en ventilspindel (30) som strekker seg gjennom boringen ( 58) og er forbundet med lukkeelementet (28), og en tetningsanordning (70; 90) for tilveiebringelse av en fluidumtett tetning mellom ventilhuset (12) og ventillukkeelementet (28), idet tetningsanordningen omfatter et i ett stykke dannet, hylseliknende sete (70; 90) med en sentral lengdeakse, idet setet (70; 90) er anbrakt i strømningskanalen (14) og strekker seg til kontakt (28a) med ventillukkeelementet (28), KARAKTERISERT VED at setet (70; 90) som en del av dette har en ringformet, metallisk, kamliknende tetningsflate (74a; 92) med avrundet tverrsnittsform, idet tverrsnittet er tatt i et plan som inneholder den sentrale lengdeakse, idet den metalliske tetningsflate (74a; 92) presser mot strømningskanalens (14) overflate (72; 96) for å danne en fluidumtett metall-mot-metall-tetning med denne.

2. Ventil ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at tetningsflaten (74a) danner en tetning med en ringformet overflate (72) av strømningskanalen (14).

3. Ventil ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at tetningsflaten (74a) ligger på et ringformet, leppeliknende parti (74) av setet (70), og at diameteren av tetningsflatens (74a) leppeliknende parti (74) er større enn diameteren (72) av strøm-ningskanalens overflate mot hvilken tetningen (70) er dannet.

4. Ventil ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at tetningsflaten (92) danner en tetning med en radial overflate (96) av strømningskanalen (14).

5. Ventil ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at den omfatter en fjæranordning (84) som forspenner tetningsflaten (92) mot den radiale overflate (96).

6. Ventil ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at den omfatter en anordning (56, 62) for bakseteplassering av spindelen (30) på husoverdelen (18) som reaksjon på aksial bevegelse av spindelen (30) i forhold til husoverdelen (18).

7. Ventil ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at baksetean-ordningen (56, 62) omfatter en ringformet, radial flens (56) på spindelen (30) med en i aksialretningen vendende, ringformet, ryggliknende tetningsflate (56a; 110) med avrundet, aksial tverrsnittsform, og et ringformet, flatt, radialt sete (62; 112) på husoverdelen (18) som samvirker med tetningsflaten (56a; 110) for å danne en fluidumtett tetning.

8. Ventil ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at den omfatter en smeltbar anordning (46) for opprettholdelse av spindelen (30) i ikke-bakseteplassert tilstand.

9. Ventil ifølge krav 8, KARAKTERISERT VED at den smeltbare anordning (46) omfatter en ring (52) av smeltbart materiale og en hylse (48) med en utadragende, radial flens (48a), idet hylsen (48) omgir og er festet (30c, d) til spindelen (30) for enhetlig, aksial bevegelse med denne, idet ringen (52) omgir hylsen (48) nær den nevnte flens (48a), og en holdering (50) som omgir spindelen (30) og samvirker med hylsen (48) for å innskyte den smeltbare ring (52) derimellom.