NO174065B - Sluseventil - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår ventilsammenstillinger. Den har særlig anvendelse for ventiler som vanligvis brukes på relativt ufremkommelige steder, f.eks. ventiler av typen som brukes i undersjøiske rørledninger.

Ventilkomponentene, f.eks. sluseventiler som er brukt på undersjøiske steder, er utsatt for slitasje, korrosjon og errosjon, og trenger derfor periodisk å bli erstattet. Det har derfor blitt foreslått å montere strømningskontroll-komponentene til slike ventiler, spesielt slusene og setene, i en innsats som kan fjernbart monteres i en mottakerbeholder. Beholderen kan være koplet til strømningslinjen som ventilen kontrollerer. Dette muliggjør at innsatsen kan fjernes enten ved hjelp av en dykker eller et fjernstyrt kjøretøy, slik at ventilkomponentene kan erstattes. I slike arrangementer er det nødvendig å besørge en metalltetning mellom innsatsen og mottakeren. I et kjent arrangement er mottakeren utstyrt med koniske flater som overflaten på innsatsen kan tette mot. Mottakeren i dette arrangementet er meget komplisert å produsere, den mest vanlige måten er ved støping. Likevel er bear-beiding, selv ved støping, fremdeles meget komplisert, og det er en kostbar prosess.

K.B. Bredtschneider et al. U.S. patent nr. 3,179,121, omfatter en kuleventil-konstruksjon med en kule og seter manuelt fjernbart som en enhet. Setene tetter mot ventilhoveddelen med elastomerisk tetningsinnretning på en konet overflate. M.R. Jones U.S. patent nr. 3,589,674 omfatter en annen kuleventil-konstruksjon med et annet trykkutjevnende ventil-skaft hvor kulen, setene og ventilskaftene er manuelt fjernbare som en enhet.

J.A. Burkhardt et al. U.S. patent nr. 3,799,191 omfatter en sluseventil-konstruksjon med en fjernbar hoveddel som inne-holder slusen, setene, ventilskaftet og ventilskaft-styrings-innretningen. Den fjernbare hoveddel er festet til ventilhoveddelen ved en låsering.

R.L. Ripert U.S. patent nr. 4,387,735 omfatter en ventilkonstruksjon som er fjernbar fra en rørlinje hvori ventilen er holdt innen en bærekonstruksjon festet til rørledningen. Bærekonstruksjonen har tetningsringer montert deri som en snekke-hjulmekanisme aktiverer til inngrep med den flyttbare ventil-kon-struksjon som former en væsketett ledning.

R. L. Ripert U.S. Patent nr. 4,431,022 omfatter en fjernbar ventilkonstruksjon holdt innen en bærekonstruksjon i likhet med den i U.S. patent nr. 4,387,735. VentiIkonstruk-sjonen har alle komponentene montert deri innbefattende en tetningsinnretning på hver ende av ventilen som er forspent utover for å oppta parallelle plater på bærekonstruksjonen. En trykkfølende innretning for bevegelse av tetningsringene innover under installasjon og demotering er også omtalt.

J.E. Lawson U.S. patent nr. 4,874,008 omfatter en ventil-montasjekonstruksjon hvorved hydrauliske bolter brukes for å feste ventilhoveddelen mellom montasjedeler som er en del av en blokkmanifold brukt i olje- og gassproduksjon.

Ifølge den fremlagte oppfinnelse er det fremskaffet et ventilarrangement bestående av en flyttbar hoveddel som er mottakbar i en beholderdel, hoveddelen innbefatter ventilelementer for kontroll av fluidstrøm igjennom en strømnings-retning i hoveddelen, og beholderdelen inkluderer strømnings-retninger som, når hoveddelen mottas i beholderdelen, kommuniserer med strømningsretningen i hoveddelen, ringformede tetningsdeler anbragt i åpningen for hver beholders strømnings-retning, hver tetningsdel er aksielt flyttbar i sin åpning, og innretning koplet til nevnte tetningsdel, og koplbar med nevnte hoveddel når den er satt inn i nevnte beholderdel for å presse nevnte tetningsdeler i tetningsinngrep med overflaten til hoveddelen.

Innretningen som er opptakbar av hoveddelen kan bestå av en hevearmsammenstilling koplet til hver tetningsdel. Hver hevearmsammenstilling kan ha en to-grenet del som er koplet til dets tetningsdel ved diametralt motsatte posisjoner. Hver hevearm kan fremvise en grad av elastisitet, hvorved den virker som en fjær for å opprettholde tetningskontakt mellom hoveddelen og tetningsdelene. Hoveddelen kan bære tetningsinnretning for tetning mot nevnte tetningsdeler. Tetningsinnret ningen kan bestå av ringformede metall-til-metall-tetninger hvor hver av disse er plassert i en ringformet fordypning (spor) formet i hoveddelen.

Hoveddelen kan bære en låsering tilpasset til å oppta en gjenge på veggen av beholderboringen som mottar hoveddelen, nevnte låsering er opptakbar med et egnet verktøy som er styrbart til å rotere låseringen, for å bevirke at hoveddelen beveges aksielt i forhold til beholderen.

Hver hevearm kan være formet for å definere en albue eller hæl som støter opp mot beholderhoveddelen og former et svingningspunkt som hevearmen kan dreies rundt når en nedre del av hoveddelen kommer i kontakt med hevearmen. Fremre delen av hoveddelen kan være konisk for å definere en rampe som opptar hver hevearmsammenstilling.

Et formål med fremlagte oppfinnelse er å fremskaffe et ventilarrangement av innsatstypen, som kan produseres ved en mindre komplisert produksjonsmetode.

Et annet formål er å fremskaffe en innsatstypeventil som lett kan innstalleres og fjernes fra sin monteringsbeholder.

Et videre formål er å sørge for en innsatstypeventil som er særlig tilpasset for bruk på relativt ufremkommelige steder, slik som undersjøiske olje- og gassbrønner.

Disse og andre formål og fordeler ved fremlagte oppfinnelse er fremlagt nedenfor og videre klarlagt med referanse til tegningene, hvor: Figur 1 er et sideriss, delvis i snitt, av en ventilsammenstilling ifølge den fremlagte oppfinnelse, ventilen blir vist i en posisjon før dens endelige sammenstillingsposisjon, Figur 2 er et snitt av samme type som det i figur 1, og viser komponentene i deres sammensatte stilling, Figur 3 er et forstørret seksjonssnitt ved linjen 3 - 3 i f igur 2.

Med referanse til figurene, omfatter en ventilsammenstilling en beholder 10 som kan motta en ventilinnsats-sammenstil-ling 11. Beholderen 10 består av en metallisk blokk formet med en første gjennomboring 12 som innsatsen 11 er konstruert for å passe inn i. Boringen 12 har en første boringsdel 14, en annen boringsdel 15 som er formet med indre gjenger 16, en tredje gjennomboringsdel 17 og en slisset del 18. En andre boring 2 0 strekker seg gjennom beholderen 10 normalt til første boring 12. Den andre boring 20 åpner seg inn i den fjerde delen 18 av den første boringen 12. De motsatt rettede delene av den andre boringen 2 0 som åpner inn i boringen 12, har trappede veggdeler 22. Den andre boring 20 utgjør en strømningsretning for fluid slik som strøm av olje i under-sjøiske strømningslinjer. Det er typisk at beholder 10 vil være koplet til en slik strømningslinje.

Hver trappet del 22 til boring 20 definerer en lomme som mottar en rørformet tetningsdel eller tetningsholder (under-lag) 23, 24. Den ytre veggen av hver tetningsholder 23, 24 er trappet på en måte svarende til den i vegglommen 22. Den tynnere veggdelen 25 på hver tetningsholder bærer et tetnings-arrangement vist generelt ved 28. Dette består av en metall-tetningsring 2 9 som sørger for en metall-til-metall-tetning mellom hver tetningsholder 23, 24 og dens lommevegg, sammen med en sekundær elastomerisk tetning vist ved 30. Hver tetningsholder 23, 24 er montert slik at den kan beveges aksielt innen sin respektive lomme 22.

Hver tetningsholder 23, 24 er koplet til en trykkhevearm 32, 33 som henger ned fra dens tilknyttede tetningsholder. Hver trykkhevearm har en todelt øvre del 35 (se figur 3) som har en halvsirkulær vegg 3 6 som passer tett ved begge sider med klaring rundt den periferiske del av henholdsvis tetningsholder 23, 24. De motsatte grenene som utgjør de todelte delene, er hengslet til hver tetningsholder med bolter 38. Hver hevearm har en hældel 39 anbragt mot veggen av boringsdelen 18 og en innvendig skrå nedre del 40. Hver hevearm er formet av et materiale som har en viss grad av innebygget elastisitet.

Innsatssammenstillingen 11 har en hoveddel 50 som generelt er sylindrisk og har en øvre flensdel 51 som er innrettet for å passe inn i boringsdelen 14, en mellomliggende del 52 som er innrettet for og plasseres i den borede delen 17, og en nedre del 53. Den nedre delen 53 har aksialgående, diametralt motsatt spor 49, som mottar utstikkende endedeler til tetningsholderne 23, 24. Den nedre delen 53 har en diametralt gjennomgående boring 54 som sørger for en strømningsretning for fluidet. I den komplette ventilsammenstillingen er denne boringsdelen konstruert for å innrettes med boringen 20 til beholderen. En aksialgående lukket boring 55 strekker seg inn i hoveddelen 50 og gir plass for komponentene til en sluseventil som er generelt vist ved 56. Disse komponenetene er generelt vanlige komponenter for en sluseventil, og vil ikke bli beskrevet i detalj, siden deres konstruksjon og operasjon vil våre åpenbar for en fagarbeider på dette området. Den øvre delen 51 av dekslet 50 er forbundet til en aktiveringssammen-stilling 58 tilhørende sluseventilsammenstillingen 56. En låsering 59 er montert rundt den nedre delen til aktiverings-arrangementet 58 og den øvre hoveddelen 51. Den øvre periferiske delen av låseringen 59 er støpegods, og den nedre ytre periferi av låseringen har gjenger som kan oppta gjengene 16 på boringsdelen 15. Den nederste delen av dekslet 50 er formet med en konisk vegg 62.

Veggen til dekslet 50 rundt motsatte ender av dets gjennomgående boring 54 er formet med ringspor 63. Hvert ringspor 63 gir plass for en trykkaktivert metall-til-metall-ringtet-ning 64. Et ytterligere ringspor 65 strekker seg konsentrisk rundt ringsporet 63 og gir plass for en sekundær elastisk 0-ringstetning 68.

Ved bruk, og med hensyn til å lokalisere innsatsen 11 i beholderen 10, er innsatsen senket slik at den beveger seg inn i boringen 10 på beholderen. Den koniske delen 62 på nedre ende av innsatsen, virker som en styrefase for denne beveg-elsen. Innsatsen 11 gis en vinkeldreining i forhold til beholderen ved hjelp av en bolt (vist ved stiplet linje 69) som stikker ut radielt innvendig fra veggen av boring 12 og opptar et aksialgående spor formet i deksel50på innsatsen. Som vist i figur 1, tillater de diametralt motsatte spor 49, formet på den nedre dekseldelen 53, innsats11å passere mellom de to tetningsholderne 23 og 24. Bolten 69 og sporarrangementet, som nettopp referert til, hjelper også til med å forhindre at innsatsens nese 62 kommer i kontakt med og skader tetningsholderne.

Innsatsen senkes inntil låseringen 59 kommer i kontakt med gjengene 16 som er formet om boringsdelen 15. Denne posi-sjonen er illustrert i figur 1 på tegningene. Det skal bemer-kes at ved dette stadium er det klaring mellom de aksiale indre endeflater av tetningsholderne 23, 24 og den ytre periferiske veggen til dekslet 50, og også mellom den nedre delen62til dekslet 50 og hendlene 32 og 33. For å bevege innsatsen videre inn i beholderen, roteres låseringen 59 i forhold til mottakeren. Støpegodset (utformingen) av låseringen gjør den i stand til å bli opptatt av et egnet fjernstyrt verktøy. Spor kan tilveiebringes i den øvre flate av beholderenheten for å sørge for reaksjonspunkter for slikt verktøy. Til å begynne med roteres låseringen 59 omtrent to omdreininger i klokke-retningen for å fremskyve innsatsen til et punkt hvor det oppnås kontakt mellom den nedre ytre delen 62 av dekslet 50 og hendlene 32,33. Fortsatt rotasjon av låseringen fører innsatssammenstillingen 11 aksielt inn i boringen 12, og rampen som er fremskaffet ved den koniske delen 62 presser hevearmene om deres hæler 39, som medfører at låseholderne 23, 24 beveges aksielt i deres lommer 22 mot veggen av hoveddelen 50. Når innsatsen har blitt fremskjøvet til den helt innsatte posisjon som vist i figur 2, har tetningsholderne 23 og 24 blitt presset ved gjensidig påvirkning av deksel 50 med hevearmene 32 inn i nært inngrep med veggen rundt boringen 54 gjennom dekslet 50. Dette forbindelsespunktet forsegles med metall-til-metall-tetningene 64 som holdes av dekseldelen 50.

Trykkhevearmene 32, 33 er hengslet til tetningsholderen23,24 for på den måten å tilveiebringe et tilstrekkelig mekanisk fortrinn. Det vil fremkomme at tetningsholderne 23 og24er tettet i sine lommer ved tetningssammenstillingene 28, primært med metall-til-metall-tetningen 29. Sekundær tetning

30er en backup (reserve) -tetning som tjener til å beskytte metalltetningsoverflaten fra å bli utsatt for sjøvann. Et hylsearrangement kan tilveiebringes på hver tetningsholder for å beskytte området mellom denne og hoveddelen fra enhver oppbygning av sedimenter eller uønskede elementer (rusk) som ellers kan hindre fjerning av innsatsen når dette er påkrevet. Når komponentene er i sin operative posisjon og ventilen er åpen, vil trykk som virker bak tetningsholderen 23, 24, funge-re for å opprettholde dem i kontakt med hoveddelen 50, og følgelig hindres tetningsslitasje og inntrengning av rusk. Også når ventilen er lukket, virker trykket på tetningsholderen oppstrøms.

Hver trykkhevearm 32, 33 er konstruert for å fremskaffe en minimum trykkbelastning og for å gi rom for en toleranse-variasjon av relative komponenter i størrelsesorden 0,508 mm (0,020 tommer) innen nedbøyningen av hevearmen, slik at det sikres en flate-til-flate-oppbygning ved grenseflaten til tetningen 64. Det skal nevnes at tetningene 28 på tetningsholderen 23, 24 vil være større enn tetningen 64, og derved sørge for en trykkforspenning som opprettholder flate-til-flate-kontakt under alle forhold, og hindrer tetningsslitasje p.g.a. syklisk belastning.

Elastisiteten til hendlene 32, 33 sikrer at de virker som fjærer for å opprettholde tetningskontakten mellom tetningsholderne 23, 24 og tetningene 64 båret av innsatshoveddelen 50.

Det skal legges merke til at fjerning av innsatssammenstillingen 11 i hovedtrekk er det motsatte av installasjons-prosedyren beskrevet ovenfor. I utgangspunktet er et "overvridnings-moment" påført låseringen 59 ved å tilføre en (mot urviseren) rotasjon til ringen, og når dette er overvun-net reduseres det nødvendig vridningsmoment vesentlig, siden tilbakefjæringen av hver metalltetning 64 typisk er 0,051 mm (0,002 tommer). Da rotasjonen fortsetter (etter ca. 6 omdreininger av låseringen) vil de maskinerte skulderne på innsatshoveddelen samsvare med tilsvarende maskinerte skuldre på momenthendlene, og forårsake at tetningsholderne trekkes tilbake inn i sine respektive lommer klar for gjeninnstalla-sjon. Innsatsen kan da bli trukket frem for å erstatte de ventilkomponenter som behøver å fornyes.

Det fremlagte arrangementet har den fordelen at det er enklere og mer økonomisk å produsere enn tidligere kjente innretninger. Tetningsholderne 23, 24 er permanent presset i kontakt med innsatshoveddelen 50 og en metall-til-metall-tetning er anbrakt mellom disse to delene. Tetningsholderne 23 og 24 er montert i deres respektive lommer 22 slik at de også kan bli tatt ut. Ringtetningene 68 rundt tetningene 64 mulig-gjør at det blir fremskaffet en testfasilitet for testing av innsatshoveddelens forbindelse. Arrangementet kan nøyaktig maskineres for å fremskaffe full boringsinnretning mellom beholderen og innsatsen, og arrangementet av hevearmer gir en mekanisk fordel som resulterer i et redusert opererende dreie-moment .

Claims (8)

1. Sluseventil, omfattende en utskiftbar hoveddel (11) som kan mottas i en beholderdel (10), hoveddelen (11) inkluderer ventilelementer (56) for kontroll av fluidstrøm gjennom en strømningsretning (54) i hoveddelen, og beholderdelen inkluderer strømningsretninger (20) som, når hoveddelen (11) er mottatt i beholderdelen, kommuniserer med strømretningen (54) i hoveddelen, ringtetningdeler (23, 24) anbrakt i åpningen av beholder-delens (10) og hoveddelens (11) strømretning, hver tetningdel er aksielt flyttbar i sin åpning, karakterisert vedinnretning koplet til nevnte tetningsdel, og opptakbar med nevnte hoveddel (11) når denne er innsatt i nevnte beholderdel (10) for å presse nevnte tetningsdeler (23, 24) inn i tett inngrep med overflaten til hoveddelen, og ved at innretningen opptakbar av hoveddelen (11) består av en hevearmsammenstilling (32, 33) koplet til hver tetningsdel (23, 24).

2. Sluseventil ifølge krav 1, karakterisert vedat hver hevearmsammenstilling (32, 33) har en hevearm med en to-grenet del (35) som er koplet til dens tetningsdel (23, 24) ved diametralt motsatte deler.

3.Sluseventil ifølge krav 2, karakterisert vedat hver hevearm (32, 33) fremviser en grad av elastisitet hvorved den virker som en fjær for å opprettholde tetningskontakt mellom hoveddelen (11) og tetningsdelene (23, 24).

4. Sluseventil ifølge krav 1, karakterisert vedat hoveddelen (11) bærer tetningsinnretning for tetting mot nevnte tetningsdeler (23, 24) .

5. Sluseventil ifølge krav 4, karakterisert vedat tetningsinnretningen består av ringformede, metall-til-metall-tetninger (64) som hver er plassert i et ringspor (63) formet i hoveddelen (11).

6. Sluseventil ifølge krav 1, karakterisert vedat hoveddelen (11) bærer en låsering (59) tilpasset for å oppta en gjenge (16) på veggen til beholderboringen som mottar hoveddelen, og nevnte låsering (59) er opptakbar med egnet verktøy som er styrbart til å rotere låseringen (59) som medfører at hoveddelen (11) beveges aksielt i forhold til beholderen (10).

7. Sluseventil ifølge krav 3, karakterisert vedat hver hevearm er formet til å danne en hæl (39) som ligger an mot beholderhoveddelen (10) og former et dreiepunkt som hevearmen kan svinge rundt når den nedre delen av hoveddelen kommer i kontakt med hevearmen .

8. Sluseventil ifølge krav 7, karakterisert vedat den fremre delen (62) av hoveddelen (10) er konet for å danne en rampe som opptar hver hevearmsammenstilling (32, 33).