NO180467B - Strupeventil - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en forhåndsjusterbar, inn- og utkoplbar strømningsbegrensnings- eller strupeventil, omfattende et ventilhus med innløp, utløp og mellomliggende gjennomstrøm-ningskanal, i hvilken et ventillegeme er anordnet.

Oppfinnelsen vedrører særlig en strømningsbegrensnings- eller strupeventil til bruk i injeksjonssystemer for fluider, idet et spesielt anvendelsestilfelle for oppfinnelsen er i for-bindelse med undervannstilsetning av kjemikalier under olje-utvinning.

Det har vært et problem å strupe fluider som inneholder par-tikkelformede forurensningsmaterialer, og å åpne ventilen for stor gjennomstrømning i en ønsket periode.

Por nevnte generelle formål er det kjente å benytte juster-bare ventiler eller shuntventiler.

En ulempe ved kjente ventiler er at de er tilbøyelige til å bli stoppet til av forurensningsmaterialer, og rengjøring av ventillegeme og innvendige ventilhusflater er tidkrevende og meget kostbart og setter ventilen ut av drift under rengjø-ringen. Delvis tilstoppede ventiler fungerer selvsagt ikke etter hensikten.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse har derfor vært

å unngå tilstopping under normal drift, samtidig som strupe-

ventilen ifølge oppfinnelsen skal være innrettet til å kunne åpne for betydelig større gjennomstrømning igjennom kanalen enn under normal drift, i den hensikt blant annet å sørge for selvrensing og utelukke tilstopping fullstendig.

Nevnte formål er ifølge oppfinnelsen realisert ved å utforme en strømningsbegrensnings- eller strupeventil ifølge inn-ledningsavsnittet i overensstemmelse med den karakterise-rende del av etterfølgende patentkrav 1.

Fordelaktige detaljtrekk ved oppfinnelsen ifølge patentkrav 1 er angitt i etterfølgende uselvstendige underkrav.

Ifølge oppfinnelsen er et fortrinnsvis kuleformet ventillegeme frittliggende anordnet i nevnte gjennomstrømnings-kanal som har i det minste to langsgående avsnitt, et første avsnitt (blenden) som har en diameter som bare ubetydelig overskrider ventillegemets største tverrmål, i hvilket første kanalavsnitt det alt vesentlige av ventillegemet vil befinne seg under normal drift, og et til nevnte første kanalavsnitt sluttet, andre kanalavsnitt med en betydelig større diameter enn ventillegemets største tverrmål, i hvilket andre kanalavsnitt ventillegemet bringes til å befinne seg når man har behov for stor gjennomstrømning av fluid igjennom gjennom-strømningskanalen. I begge hovedstillinger for ventillegemet ligger dette an mot et stopporgan, hvis anleggsflate for ventillegemet er vendt mot fluidstrømningsretningen.

I én utførelsesform for oppfinnelsen kan nevnte stopporgan være aksialt forskyvbart opplagret i ventilhuset, mens gjen-nomstrømningskanalen med sine to avsnitt er stasjonært utformet i det indre av ventilhuset. Det antas at ventillegemet befinner seg i det første kanalavsnitt. Ved forskyvning av stopporganet, som for dette formål kan være forbundet med en enkeltvirkende hydraulisk stempelsylinder - hvis sylinder er utformet i ventilhuset -, forflyttes ventillegemet ved hjelp av fluidstrømmen inn i det betydelig utvidede, andre kanalavsnitt, hvorved gjennomstrømningskanalen kan gjennomspyles for selvrensing av ventillegeme, indre veggflater i gjennom-strømningskanal og tilstøtende innerflater.

I en annen utførelsesform er stopporganet stasjonært, mens et rørstykke hvori gjennomstrømningskanalens nevnte første og andre kanalavsnitt er utformet, er aksialt forskyvbart opplagret, idet det kan være forbundet med en tilsvarende stempelsylinder som i første utførelseseksempel. Rørstykket med gjennomstrømningskanalen forflyttes mellom to ytterstil-linger, i den ene av hvilke rørstykkets trange kanalavsnitt i det alt vesentlige omslutter ventillegemet, og i den andre av hvilke rørstykkets vide kanalavsnitt omslutter ventillegemet, som i begge stillinger holdes presset mot det stasjonære stopporgan av fluidstrømmen, og hvor første tilfelle representerer normal drift, mens andre tilfelle representerer en slags omløpstilstand hos strupeventilen.

Den frittliggende anbringelse av det fortrinnsvis kuleformede ventillegeme medfører at ventillegemet vil vibrere når det påvirkes av fluidstrømmen. Denne vibrering fører til at partikler av forurensende materialer knuses mellom ventillegemet og omsluttende indre kanal-avgrensende flate. Denne partikkelknusing bidrar i betydelig grad til å unngå tilstopping. For å utelukke tilstoppingsrisiko fullstendig, oppretter man - på et tidspunkt man selv velger før tilstopping i større eller mindre grad allerede har inntrått - nevnte omløps- eller gjennomspylingstilstand.

Ventillegemet ifølge den foreliggende oppfinnelse er fortrinnsvis kuleformet. Ventillegemet vil imidlertid kunne utføre sin tiltenkte funksjon i andre, modifiserte ut-forminger: et sirkelsylindrisk stangstykke, et ellipsoide-formet legeme, et legeme bestående av to sammenhengende, motsattrettede, avkortede kjegler, etc, eventuelt med passende avrundinger.

Eksempler på mulige utførelsesformer forklares nærmere i det etterfølgende under henvisning til medfølgende tegninger,

hvor:

Fig. 1 og 2 viser aksialsnitt gjennom et ventilhus hvor et stopporgan for et frittliggende ventillegeme er forskyvbart anordnet i aksialretningen ved hjelp av_en hydraulisk stempelsylinder som drives ved hjelp av styretrykk, idet fig. 1 viser nevnte stopporgan i den posisjon det inntar når det mot samme, på grunn av fluidstrømmen anliggende ventillegeme befinner seg i et trangt avsnitt av en gjennomstrømningskanal, svarende til normal drift, og fig. 2 viser nevnte stopporgan i den posisjon det inntar når det mot samme, på grunn av fluidstrømmen anliggende ventillegeme befinner seg i et til nevnte trange kanalavsnitt sluttet, betydelige videre kanalavsnitt, svarende til strupeventilens. omløpstilstand; Fig. 3 viser i vesentlig større målestokk enn fig. 1 og 2 området rundt gjennomstrømningskanalen, hvor ventillegemet befinner seg i det trange kanalavsnitt ifølge fig. 1 og ligger an mot stopporganet; Fig. 4 og 5 viser aksialsnitt som svarer til fig. 1 og 2, men illustrerer en andre utførelsesform hvor stopporganet er stasjonært, mens et rørstykke som gjennomstrømningskanalen ihvertfall delvis er utformet i, er aksialt forskyvbart opplagret ved hjelp av en styretrykk-drevet, hydraulisk stempelsylinder på tilsvarende måte som for utførelsen ifølge fig. 1-3; Fig. 6 viser i vesentlig større målestokk enn fig. 4 og 5 området rundt gjennomstrømningskanalen, hvor ventillegemet befinner seg i det trange kanalavsnitt ifølge fig. 4 og ligger an mot det i dette tilfelle stasjonære stopporgan.

Det henvises først til utførelsesformen ifølge fig. 1-3:

Et ventilhus 10 omslutter en innvendig avtrappet sylinder

12 som inngår i en enkeltvirkende hydraulisk stempelsylinder hvis stempel er betegnet med 14 og tilbakeføringsf jaer med 16, hvilken stempelsylinder 12,14,16 drives med styretrykk via et løp 18. Fjæren 16 er anordnet i et lukket_fjærrom 20, som dessuten er utformet for å ta imot balanseringsfluid via en langsgående kanal 22 gjennom stemplet 14 som står i forbind-else med en tverrgående oppstrøms kanal 24 og et tilstøtende ringrom 26.

Strømningsbegrensnings- eller strupeventilen ifølge oppfinnelsen omfatter dessuten et innløp 28 som kommuniserer med en gjennomløpskanal 3 0,32 med et oppstrøms, trangt avsnitt 3 0 og et nedstrøms, betydelig videre kanalavsnitt 32. Utløpet er betegnet med henvisningstallet 34. Nevnte balanserings-kanal 22 i stemplet 14 med tilhørende ringrom 26 og tverr-kanal 24 er utformet for at ikke stemplets 14 trykkfjær 16 skal bli trykket utilsiktet sammen når fluid slippes inn i ventilen via innløpet 28.

I gjennomstrømningskanalen 30,32 er et kuleformet ventillegemet 36 frittliggende anordnet. Under normal drift, fig. 1, vil ventillegemet 36 bli holdt i overgangen mellom gjennom-strømnings-kanalens 30,32 trange avsnitt 30 som har en diameter som bare helt ubetydelig overskrider ventillegemets 3 6 diameter og det utvidede kanalavsnitt 32. Ved et ventillegeme som ikke direkte er kuleformet, gjelder at det trange kanalavsnitt 3 0 vil ha en diameter som bare ubetydelig over-stiger ventillegemets største tverrmål.

For å holde ventillegemet 3 6 innenfor det trange kanalavsnitt 3 0 er det ifølge oppfinnelsen anordnet et stopporgan 38, hvis anleggsflate 38' for ventillegemet 36 er vendt mot fluid-strømningsretningen i området for gjennomstrømningskanalen 30, 32.

Ved denne første utførelsesform, fig. 1-3, er stopporganet

38 aksialt forskyvbart anordnet, idet det er forbundet med stemplet 14 som har en ringformet skulderflate 14<1> som dan-ner reaksjonsflate for hydraulisk styretrykk via løpet 18, slik at stemplet 14 og dermed stopporganet 38, mot fjærens 16 virkning, forskyves fra den i fig. 1 og 3 viste normale driftsstilling til den i fig. 2 viste omløpsstilling hvor ventillegemet 36 befinner seg i gjennomstrømningskanalens vide avsnitt 3 2 hvor gjennomstrømningen er betydelig. I første posisjon sikres knusing av partikler av forurensende materialer/fremmedlegemer ved ventillegemets vibrasjon hvor-under det slår mot nærliggende kanal-avgrensende innervegg,og i andre posisjon sikres gjennomspyling av ventilens indre for selvrensing av ventillegeme og tilgrensende flater, eventuelt injisering av maksimal dosering.

I fig. 1 og 2 betegner et løp 40 fra stempelmantel til ven-tilhusmantel en ventilasjonsport som tenkes brukt når strupeventilen anvendes under vann. 42 betegner en tverr-pinne som skal hindre at det kuleformede ventillegeme 3 6 skal kunne forlate gjennomstrømningskanalen i en retning som nor-malt er oppstrøms. En rekke pakninger som er ikke tildelt henvisningstall, er beregnet til å holde sjøvann ute ved en undervannsanvendelse av strømningsbegrensnings- eller strupeventilen ifølge oppfinnelsen.

Den i fig. 4-6 viste, andre utførelsesform har mange lik-hetstrekk med første utførelsesform ifølge fig. 1-3, og identiske eller funksjonelt ekvivalente deler, kanalpartier, løp etc. er betegnet med samme henvisningstall som i fig. 1-3 pluss liten a-bokstav. Ventilhuset er således betegnet med 10a.

Ved den foreliggende oppfinnelse er det et generelt krav at det foreligger en relativ forskyvbarhet mellom stopporganet 3 8 og gjennomstrømningskanalavsnittene 30, 32 i aksialretningen. Ifølge fig. 1 - 3 er gjennomstrømningsavsnittene 30, 3 2 stasjonære, mens stopporganet 3 8 er forskyvbart.

Ifølge den i fig. 4-6 viste utførelsesform er den relative forskyvbarhet mellom stopporganet 38a og gjennomstrømnings-. avsnittene 30a, 32a i aksialretningen realisert ved at stopporganet 3 8a er stasjonært, mens gjennomstrømnings-avsnittene 3 0a, 3 2a er avgrenset inne i et rørstykke som ikke finnes i utførelsesformen ifølge fig. 1 jr 3, og derfor er tildelt sitt eget henvisningstall 44. Rørstykket 44 er fastskrudd i den høyre ende av stemplet 14a, slik at gjen-nomstrømningskanalavsnittene 30a, 32a er aksialt forskyvbare. En annen forskjell mellom utførelsesformene består i at innløpet 28a er radialt mens innløpet 28 i første utførel-sesform er aksialt.

Stopporganets 38a stasjonære plassering og rørstykkets 44 forskyvbarhet mellom stillingen ifølge fig. 4 hvor ventillegemet 3 6a er bragt til å innta en posisjon i det trange kanalavsnitt 30a, og stillingen ifølge fig. 5 hvor ventillegemet 3 6a er bragt til å innta en posisjon i det vide kanalavsnitt 32a, representerer sammen med øvrige likhets-trekk en funksjonell motsvarighet til utførelsen ifølge fig. 1 - 3 .

Noen ytterligere forklaring av utførelsesformen ifølge fig. 4

- 6 turde derfor være overflødig.

Det skal til slutt nevnes at det mellom det sylindriske, trange gjennomstrømningskanalavsnitt 30, 3 0a og det vide kanalavsnitt 32, 32a fortrinnsvis finnes et konisk over-gangskanalparti 46, 4 6a, som bevirker en gradvis åpning av strupeventilen når ventillegemet 36, 3 6a beveger seg mot det vide kanalavsnitt 32, 32a. Stopporganet 38a kan også anordnes forskyvbart for derved å variere gjennomstrømningen.

Claims (8)

1. Forhåndsjusterbar, inn- og utkoplbar strømningsbegrens-nings- eller strupeventil, omfattende et ventilhus (10; 10a) med innløp (28; 28a), utløp (34; 34a) og mellomliggende gjennomstrømningskanal, i hvilken et ventillegeme er anordnet, karakterisert ved at nevnte ventillegeme (36; 3 6a) er frittliggende plassert i gjennomstrøm-ningskanalen som omfatter et første, trangt kanalavsnitt (30; 30a) som omslutter ventillegemet (36; 36a) med et ubetydelig mellomrom, og et andre, betydelig videre kanalavsnitt (32; 32a), idet det er anordnet et stopporgan (38; 38a) som ventillegemet (36; 36a) vil bli liggende an mot uansett i hvilket kanalavsnitt det befinner seg, og at nevnte stopporgan (38; 38a) og nevnte gjennomstrømningskanal (30,32; 30a,32a) er relativt forskyvbare i aksial retning, slik at det frittliggende ventillegeme (36; 36a) kan forflyttes mellom det trange kanalavsnitt og det vide kanalavsnitt.

2. Ventil som angitt i krav 1, karakterisert ved at ventillegemet (36; 36a) er helt eller tilnærmet kuleformet.

3. Ventil som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved det mellom gjennomstrømningskanalens to koaksiale kanalavsnitt (30, 32; 30a, 32a) er anordnet et konisk overgangsparti (46; 46a).

4. Ventil som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at nevnte stopporgan (38) hvis anleggsflate (38 •) for ventillegemet (36) er rettet mot fluidstrømningsretningen, er aksialt forskyvbart opplagret for å tillate ventillegemets (3 6) forflytting mellom gjennomstrømningskanalens to avsnitt (3 0, 32) .

5. Ventil som angitt i krav 4, karakterisert ved at stopporganet (38) er virksomt forbundet med et stempel (14) som inngår i en trykkfluiddrevet stempelsylinder (12,14) hvis sylinder (12) er utformet i ventilhuset (1) .

6. Ventil som angitt i krav 5, karakterisert ved at den trykkfluiddrevne stempelsylinder (12,14) ut-gjøres av en enkeltvirkende hydraulisk trykksylinder med tilbakeføringsfjær (16) i form av en trykkfjær, idet det er sørget for fluidkommunikasjon fra gjennomstrømningskanalen (30,32) ved den ene aksiale ende av stemplet (14) og et fjær-opptagende rom (20) ved stemplets (14) motsatte aksiale ende, slik at fluidtrykk i gjennomstrømningskanalen ikke skal kunne virke utilsiktet inn på tilbakeføringsfjærens (16) sammentrykkingsgrad.

7. Ventil som angitt i et hvilket som helst av krav 1-3, karakterisert ved at nevnte stopporgan (38a) er stasjonært anordnet, og at gjennomstrømnings-kanalens trange og vide kanalavsnitt (30a, 32a) er utformet i et rør (44) som er forskyvbart opplagret i akse-retningen for via stopporganet (38a) å bringe ventillegemet (36a) til å innta en posisjon i det ene eller annet kanalavsnitt (30a, 32a), idet røret (44) fortrinnsvis er virksomt forbundet med stemplet (14a) i en trykkfluiddrevet stempelsylinder (12a,14a) som angitt i krav 5 eller 6.

8. Ventil som angitt i krav 7, karakterisert ved at nevnte stopporgan (38a) er forskyvbart anordnet.