NO20130174A1

NO20130174A1 - Kuleventilmantel og drivmekanisme

Info

Publication number: NO20130174A1
Application number: NO20130174A
Authority: NO
Inventors: Sivakumar Natarajan; Thirupathi Dommati; Robert Samuel Buchan
Original assignee: Vetco Gray Inc
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2013-08-19
Also published as: CN103256021A; US8925894B2; US20130214189A1; BR102013003033B1; GB2499518B; GB2499518A; GB201302525D0; AU2013200640A1; BR102013003033A2; MX2013001880A; NO340549B1

Abstract

En kuleventilenhet innbefatter en mantel for understøttelse av kuleventilen ved aktivering. I en utførelsesform kan mantelen være en todelt mantel, og kan ha svingtapp-støtteåpninger for inngrep med svingtapper på kuleventilen. I en utførelsesform blir et par av leddarmer anvendt for å overføre kraft fra et par av aktiveringselementer til kuleventilen. Leddarmene kan bli plassert i en fordypning i aktiveringselementene, slik at aktiveringselementene og overflaten av svingtappene definerer et hulrom for å omslutte og beskytte leddarmene.

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

1. Oppfinnelsens område

[0001] Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt en kuleventil, og spesielt en kuleventil med en mantel for å redusere defleksjon under drift.

2. Kort beskrivelse av beslektet teknikk

[0002] Kulen i opplagrede (non-floating) kuleventiler har typisk svingtapper (trunnions) stående ut fra sidene av kulen. Ventilenheten innbefatter i alminnelighet en svingtapp-plate for understøttelse av svingtapper. Kuleventiler kan kile seg før deres forventede levetid er over som følge av inntrenging av fremmedelementer, kontaminasjonsdannelse, korrosjon og utvasking av smøremidler. Disse hendelsene kan føre til overbelastning på og deformasjon av mekanismen, noe som kan gjøre ventilen uvirksom. Kuleventiler i omgivelser med store belastninger kan være mer utsatt for problemer som følge av økt dreiemoment på kuleventilen og de flate svingtapp-platene som understøtter kulen.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

[0003] I én utførelsesform av en kuleventilenhet innbefatter en kuleventil en todelt mantel rundt kulen. Mantelen kan ha linjeførte åpninger for lokalisering og understøttelse av svingtapper på kulen, som kan gi økt støtte for kulen og bedre styring ved rotasjon av kulen. Ventilen kan ha øvre og nedre seter anordnet inne i den todelte mantelen. Låseprofiler, eller fordypninger, i mantelen kan gripe inn i respektive flenser på hvert av de øvre og nedre setene. Aktiveringsarmer på hver side av kulen kan være festet til et krysshode ved hjelp av et dobbeltkonisk profil. Det dobbeltkoniske profilet kan være et par av fordypninger på aktiveringsarmene som er koblet til et flenspar på krysshodet. Leddarmer som holdes på plass innenfor aktiveringsarmene kan være koblet til kulen via hylselagre og gjøre om en aksial stempelkraft til en rotasjonskraft for å bevirke lukking og kutting. Et stempel kan være gjenget til krysshodet for aktivering av ventilenheten.

[0004] I én utførelsesform, ved rotasjon av kuleventilen fra åpen til lukket posisjon, og omvendt, kan svingtappene på kulen hvile i åpningene i den sfæriske, todelte mantelen rundt kulen. Under forhold med høy friksjon, som vil kunne gjøre at tradisjonelle svingtapper med enkeltplater deformeres, kan mantelen sørge for ytterligere støtte og styring og således redusere overbelastningen i drivmekanismen. En optimal klaring kan være tilveiebragt mellom mantelen og kulen, slik at eventuelle fastformige fremmedstoffer vil ha mindre tilbøyelighet til å synke ned og hindre rotasjon av kulen. Aktiveringsarmens dobbeltkoniske profil kan bli sammenstilt med et tilsvarende inngrepsprofil i krysshodet med bolter på begge sider. Boltene kan skape en forbelastning mellom aktiveringsarmen og krysshodet for å kompensere for den radiale kraften som skapes av den aksiale stempelkraften nødvendig for å rotere kulen dersom kulen kiler seg, noe som kan skje ved høy friksjonsbelastning. Et unikt profil er dannet i aktiveringsarmen for å støtte leddarmen og styre leddarmens bane under rotasjon av kulen fra åpen til lukket posisjon, og andre veien. Dette profilet kan omslutte leddarmen og redusere innesperring av fremmedelementer i støtteområdet. Ved oppovergående stempelbevegelse kan linjeføringen av gjennomgangen i kulen med strømningsveien sikres av en linjeføringsring som kan være festet i toppen av aktiveringsarmen. Linjeføringsringen kan være maskinbearbeidet slik at den berører innerhuset i den fullt åpne tilstanden. Linjeføringen kan oppnås ved å maskinbearbeide ringen før endelig sammenstilling. Den kan også gi strukturell stabilitet for oversiden av aktiveringsarmen under belastning.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0005] For at hvordan trekkene, fordelene og formålene med oppfinnelsen, så vel som andre som vil fremkomme, er oppnådd skal kunne forstås mer i detalj, er en mer detaljert beskrivelse av oppfinnelsen, som oppsummert kort over, gitt med støtte i utførelsesformen av denne som er illustrert i de vedlagte tegningene, som utgjør en del av denne beskrivelsen. Det skal imidlertid bemerkes at tegningene kun illustrerer en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen og derfor ikke skal forstås som begrensende for dens ramme, ettersom oppfinnelsen kan realiseres i andre like virkningsfulle utførelsesformen

[0006]Figur 1 er et delvis tverrsnitt av et eksempel på utførelse av en ventilenhet med en kulemantel.

[0007] Figur 2 er en sammenstillingstegning av kulen og mantelen i ventilenheten i figur 1.

[0008] Figur 3 er et tverrsnitt av ventilenheten i figur 1, tatt langs linjen 3-3.

[0009] Figur 4 er en sammenstillingstegning av aktiveringsmekanismen i ventilenheten i figur 1.

[0010] Figur 5 er et todelt tverrsnitt av ventilenheten i figur 1, som viser en lukket ventiltilstand på venstre side og en åpen ventiltilstand på høyre side.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSESFORM

[0011] Foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet nærmere i det følgende med støtte i de vedlagte tegningene, som illustrerer utførelsesformer av oppfinnelsen. Denne oppfinnelsen kan imidlertid realiseres i mange forskjellige former og skal ikke forstås som å være begrenset til de illustrerte utførelsesformene vist her. Disse utførelsesformene er snarere vist for at denne beskrivelsen skal være gjennomgående og fullstendig, og fullt ut vil formidle oppfinnelsens ramme til fagmannen. Like henvisningstall henviser til like elementer, og "merkef-notasjon ('), dersom anvendt, angir tilsvarende elementer i alternative utførelsesformer.

[0012] Med henvisning til figur 1 kan en ventilenhet 100 bli plassert i en strømningsvei, foreksempel i et havbunnsbrønnhode. Ventilenheten 100 kan ha et ytterhus. I utførelsesformen vist i figur 1 kan ytterhuset omfatte et nedre ytterhus 102 og et øvre ytterhus 104, som kan være sammenføyet av en mellomliggende låsekrage 106. Låsekrager, så som den nedre låsekragen 108 og den øvre låsekragen 110, kan bli anvendt for å koble sammen forskjellige komponenter av huset. For eksempel kan den nedre låsekragen 108 bli anvendt for å koble det nedre ytterhuset 102 til bunnhus 112. Tilsvarende kan den øvre låsekragen 110 bli anvendt for å koble det øvre ytterhuset 104 til et topphus 114. En innerhus 116 kan være et ringformet element konsentrisk anordnet inne i det øvre ytterhuset 104, det nedre ytterhuset 102 eller inne i begge, som vist i figur 1. Topphuset kan inneholde hydrauliske forbindelser 118, selv om hydrauliske forbindelser også kan være plassert andre steder.

[0013] En boring 120 kan være dannet gjennom ventilenheten 100 for å definere en strømningsvei. Aksen til boringen 120 kan være tilnærmet den samme som aksen til hver av huskomponentene. En kule 122 kan bli anvendt for å lukke og forsegle boringen 120. Kulen 122 er vist i åpen posisjon i figur 1. Som fremgår best av figurene 2 og 5 kan kulen 122 ha en hovedsakelig sfærisk form med unntak av en gjennomgang 124 og svingtapper 126. Gjennomgangen 124 kan være en sylindrisk kanal, eller boring, gjennom sentrum av kulen 122. En tetningsflate 128 for åpen posisjon kan være en hovedsakelig glatt overflate rundt åpningen til gjennomgangen 124, i den ene eller begge ender av gjennomgangen 124. Den utvendige overflaten 130 av kulen 122 kan være en hovedsakelig glatt overflate.

[0014] Svingtappene 126 kan være utspringere fra siden av kulen 122. I én utførelsesform kan svingtappene 126 være sylindriske utspringere som rager utfra sidene av kulen 122, vinkelrett på aksen til gjennomgangen 124. Svingtappene 126 kan innbefatte en svingtapp-sidevegg 132. Enden av svingtappen 126 kan være definert av en svingtapp-flate 134, som kan være en hovedsakelig plan overflate som er parallell med aksen til gjennomgangen 124. Svingtapp-flaten 134 kan omfatte en leddkobling for å koble en leddarm 138 til svingtappen 126, for eksempel en sylindrisk fordypning 136 i svingtapp-flaten 134. Leddkoblingen kan være sideforskjøvet fra aksen til svingtappen 126. I andre utførelsesformer kan leddkoblingen for eksempel være en pinne eller en gjenget kobling som står ut fra svingtapp-flaten 134.

Kulemantel

[0015] Med henvisning til figur 2 kan kulemantelen 140 være en mantel for å beskytte og støtte opp kulen 122. Kulemantelen 140, som kan ha en hovedsakelig sfærisk form, kan omfatte en venstre sidemantel 142 og en høyre sidemantel 144, som kan være sammenføyet og danne mantelen 140. Den venstre sidemantelen 142 og høyre sidemantelen 144 kan være føyet sammen for eksempel av gjengede festeanordninger 146, som kan stå gjennom bolthuller 148 og inn i gjengede huller 150, som vist i figur 2. Alternativt kan andre midler bli anvendt for å koble sammen den venstre sidemantelen 142 og den høyre sidemantelen 144, for eksempel muttere og bolter, sveiser eller klemmer. Noen utførelsesformer kan anvende posisjoneringspinner (ikke vist) for å lette linjeføring av komponentene av mantelen 140. Inngrepsflåtene 152, 154 på den venstre sidemantelen 142 og den høyre sidemantelen 144 kan ha et konisk profil, der sammenføyningen mellom inngrepsflatene løper i en vinkel, heller enn vinkelrett, fra aksen til boringen i kulen 122, som vist i figur 3. Sammenføyningen mellom inngrepsflatene 152, 154 kan løpe aksialt, som vist i figur 2, eller kan være andre steder eller i andre former. For eksempel kan komponentene av kulemantelen 140 være øvre og nedre komponenter (ikke vist), med en sammenføyningsflate som står vinkelrett på boringens akse. Den venstre sidemantelen 142 og den høyre sidemantelen 144 kan være hovedsakelig symmetriske i forhold til hverandre eller den ene kan ha en annen form og andre proporsjoner enn den andre, forutsatt at enheten støtter opp og beskytter kulen 122 som beskrevet her.

[0016] Kulemantelen 140 kan ha en indre, profilert overflate 156 og en ytre overflate 160. Formen til den indre, profilerte overflaten 156 kan være motsvarende til den ytre, sfæriske overflaten til kulen 122, og således hovedsakelig matche den sfæriske formen til utsiden av kulen 122. I én utførelsesform kan den indre, profilerte overflaten 156 være en sfærisk innside motsvarende til de sfæriske andelene av utsiden av kulen 122. Avstanden mellom den indre, profilerte overflaten 156 og den utvendige overflaten 130 av kulen 122 kan være et mellomrom 158 (figur 5) med en forbestemt radial lengde. Endene av kulemantelen 140 kan ha boringsåpninger 162 og 164, som kan være radiale

åpninger med en diameter som er mindre enn diameteren til kulen 122. Sylindriske forlengelser 166, 168 av mantelen kan være et sylindrisk element som rager ut fra kulemantelen 140. Boringsåpningene 162 og 164 kan være definert av endene av mantelens sylindriske forlengelser 166, 168. En øvre setefals 170 og en nedre setefals 172 er ringformede spor som kan være dannet på innvendige vegger i de sylindriske forlengelsene 166 og 168. Den øvre setefalsen 170 og den nedre setefalsen 172 definerer låseprofiler for innfesting av en leppe på et ringformet element, så som en leppe 224 på et øvre sete 222 eller en leppe 234 på et nedre sete 228 (som vil bli beskrevet nærmere nedenfor).

[0017] Mantelsidevegger 174 kan være utvendige overflater som står hovedsakelig vinkelrett på aksen til boringen i kulemantelen 140. Mantelsideveggene 174 kan ha en hovedsakelig plan overflate eller kan ha et profil. Svingtapp-støtteåpninger 176 kan være dannet i mantelsideveggene 174. Hver svingtapp-støtteåpning 176 kan være en sylindrisk åpning dimensjonert for å romme og støtte opp en svingtapp 126. Den sfæriske formen til kulemantelen 140 kan gi støtte for svingtapp-støtteåpningen 176, og denne støtten kan hindre at svingtapp-støtteåpningen 176 bøyer seg som reaksjon på dreiemoment fra svingtappen 126. Videre kan det koniske profilet til inngrepsflatene 152, 154 gi styrke og redusere defleksjon i området rundt svingtapp-støtteåpningen 176.

Aktiveringsarmer

[0018] Som fremgår best av figurene 1 og 3-5 kan aktiveringselementer, så som aktiveringsarmer 178, bli anvendt for å overføre kraft til kulen 122. I én utførelsesform, sett ovenfra, kan aktiveringsarmene 178 være halvsirkulære eller "halvmåneformede", som vist i figur 3. I denne utførelsesformen kan den ytre overflaten 180 av aktiveringsarmen ha en glatt, profilert form. Den indre overflaten 182 av aktiveringsarmen, som er den overflaten som vender mot kulen 122 (således definert som en kuletilstøtende overflate), kan ha en hovedsakelig flat form. Aktiveringsarmens indre overflate kan være tilnærmet parallell med svingtapp-flaten 134 og mantelsideveggene 174. Når aktiveringsarmene 178 er ligger langsmed mantelsideveggene 174, kan de ytre overflatene av enheten ha en hovedsakelig sfærisk form. Aktiveringsarmene 178 kan også ha andre former, herunder for eksempel en mangekantet ytre overflate (ikke vist).

[0019] Med henvisning til figurene 3 og 4 kan toppflatene 184 av aktiveringsarmen 178 være koblet til linjeføringsringen 186 (figur 4) med en hvilken som helst teknikk, inkludert for eksempel med bruk av gjengede festeanordninger 188. Linjeføringsringen 186 kan lette linjeføring av aktiveringsarmene 178 under sammenstilling og kan også hindre defleksjon av linjeføringsarmene under drift. Linjeføringsringen 186 kan ha en forbestemt tykkelse lik den ønskede avstanden mellom toppflaten av aktiveringsarmen 178 og en stopperflate. I én utførelsesform kan stopperflaten være den nedre overflaten 190 (figur 1) i innerhuset 116. Andre overflater kan også bli anvendt som stopperflate. Ved at den har denne forbestemte tykkelsen kan linjeføringsringen 186 gå i kontakt med en stopperflate, så som den nedre overflaten i innerhuset 116, når gjennomgangen 124 i kulen er korrekt linjeført for fullt åpen tilstand. Linjeføringsringen 186 kan således hindre at kulen 122 roterer for langt når den åpnes.

[0020] Aktiveringsarmens indre overflate 182 (figur 4) kan ha etforsenket profil 192. Detforsenkede profilet 192 kan være en fordypning med forskjellige trekk, inkludert for eksempel en lagerstøtte 194 og en leddarm-bevegelseskanal 196 (figur 4). Lagerstøtten 194 kan for eksempel være en sylindrisk fordypning for å understøtte og sikre et aksiallager 198. Leddarm-bevegelseskanalen 196 kan være dimensjonert for å tillate bevegelse av leddarmen 138.

Leddarmer

[0021] Som fremgår best av figurene 2 og 5 er leddarmen 138 en leddarm som er i stand til å overføre kraft fra aktiveringsarmen 178 til kulen 122. I én utførelsesform kan leddarmen 138 omfatte to armer koblet sammen av et hengsel eller en tapp. Endene av leddarmen 138 kan være koblet til aksiallageret 198 og et lager 200 (figur 2). Lageret 198 kan sitte i lagerstøtten 194 på aktiveringsarmens forsenkede profil 192. Tilsvarende kan lageret 200 sitte i fordypningen 136. Når leddarmen 138 befinner seg i det forsenkede profilet 192, er leddarmen 138 hovedsakelig omgitt på alle sider av et hulrom avgrenset eller definert av det forsenkede profilet 192 og svingtapp-flaten 134. I én utførelsesform kan et leddarm-støttelager 201 bli anvendt for å støtte opp periferien til leddarmen 138 under forhold med høy belastning. I én utførelsesform kan leddarm-støtten 201 være kombinert med lageret 198 som ett enkelt element. Kombinasjonen av leddarm-støtten 201 og lageret 198 kan for eksempel bli anvendt for å opprettholde korrekte sammenstillingsklaringer.

[0022] Aktiveringsarmens indre overflate 182 (figur 5), den kuletilstøtende overflaten, kan innbefatte trekk for tilkobling til krysshodet 202 (figur 5), som for eksempel en fordypning 204 (figur 4). Fordypningen 204 kan være en fordypning dannet i den indre overflaten 182. Fordypningen 204 kan ha en profilert bunn, som innebærer at dybden til fordypningen er større nær midten av aktiveringsarmens indre overflate 182 enn nær sidekantene. Den profilerte bunnen kan lette inngrep med et ringformet element slik at det ringformede elementet sitter dypere inn i fordypningen nær midten av aktiveringsarmens indre overflate, men ikke like dypt nær sidekantene. Aktiveringsarmens indre overflate kan ha flere enn én fordypning 204. For eksempel kan den ha én, to, tre eller flere fordypninger 204. I noen utførelsesformer anvendes ikke fordypninger. Aktiveringsarmen 170 kan ha huller 206 for å motta festeanordninger 208, som kan bli ført gjennom aktiveringsarmen 178 og inn i krysshodet 202.

Kr<y>sshode

[0023] Med henvisning til figurene 4 og 5 kan krysshodet 202 være et ringformet element for å overføre kraft til aktiveringsarmen 178. I én utførelsesform kan krysshodet 202 ha en utstående flens, så som en første leppe 210 og en andre leppe 210. Hver krysshodeleppe 210 kan ha et profil som passer i fordypningen 204. Krysshodet 202 kan også ha gjengede huller 212 for å motta festeanordninger 208. I denne utførelsesformen er festeanordningene 208 ført gjennom hullene 206 og griper inn i de gjengede hullene 212. Festeanordningene 208 kan være forspenningsbolter, hvorved dreiemomentet fra boltene skaper en forbelastningskraft mellom krysshodet 202 og aktiveringsarmene 178.

[0024] Krysshodet 202 kan ha en gjenget innvendig eller utvendig diameter for inngrep med et annet element. Som vist i figur 5 kan krysshodet 202 ha gjenger 214 på en indre periferiflate. Andre koblinger kan også bli anvendt for å koble krysshodet 202 til et annet element. I én utførelsesform kan krysshodet 202 være koblet til stempelet 216.

Stempel

[0025] Med henvisning til figur 1 kan stempelet 216 være et stempel for å aktivere ventilenheten 100. Stempelet 216 kan ha en forbindelse for kobling til krysshodet 202, for eksempel en gjenget forbindelse 218. I utførelsesformen vist i figurene 4 og 5 sitter den gjengede forbindelsen 218 på den utvendige diameteren til stempelet 216, og kan således kobles til gjenger 214 på krysshodet 202. I noen utførelsesformer kan andre teknikker bli anvendt for å overføre kraft mellom stempelet 216 og aktiveringsarmen 178. I én utførelsesform kan hydrauliske forbindelser 118 være koblet til fluidkanaler (ikke vist) som kan føre til stempelet 216. Andre metoder kan også bli anvendt for å aktivere stempelet 216.

Seter

[0026] Med henvisning til figur 1 kan det øvre setet 222 være et sete anordnet ved den ene én enden av kulemantelen 140. Det øvre setet 222 kan ha en ringform med et sideveggprofil som omfatter en flens, så som leppen 224. Leppen 224 kan være en ringformet utspringer som passer inn i den øvre setefalsen 170 i kulemantelen 140. En tetning 226 kan være plassert mellom det øvre setet 222 og kulen 122. Når kulen 122 er i åpen posisjon, slik at gjennomgangen 124 i kulen er linjeført med boringen 120, som vist i figur 1, kan en tetningsflate 128 danne forseglende inngrep med tetningen 226 for å hindre at fluid lekker ut fra strømningsveien og foreksempel kommer inn i mellomrommet 158. Når kulen 122 er i lukket posisjon, kan deler av den utvendige overflaten 130 gripe inn i tetningen 226, og gjennomgangen 124 i kulen kan stå på tvers, eller delvis på tvers, av boringen 120, og med det begrense eller hindre strømning gjennom ventilenheten 100. Det nedre setet 228 kan være et sete plassert ved den andre enden av kulemantelen 140. Det nedre setet 228 kan omfatte en seteflate 230 og en sylinder 232. I likhet med det øvre setet 222 kan det nedre setet 228 ha en flens, så som en leppe 234, for å gripe inn i den nedre setefalsen 172. I én utførelsesform kan en tetning (ikke vist) være plassert mellom det nedre setet 228 og kulen 122.

[0027] Linjeføringsringen 236 kan være en ring beliggende på den utvendige

diameteren til sylinderen 232. Den utvendige diameteren til linjeføringsringen 236 kan gripe inn i den innvendige diameteren til stempelet 216. En øvre overflate 238 av linjeføringsringen 236 kan oppstilt mot en bunnflate av kulemantelen 140. I én utførelsesform kan ringen 236 være en justerbar ring som kan bli anvendt for å kompensere for feil sammenstillingstoleranser for å sikre at topphuset 114 og bunnhuset 112 kan bli korrekt anbragt henholdsvis inne i det øvre ytterhuset 104 og det nedre ytterhuset 102.

Virkemåte

[0028] Under sammenstilling kan kulen 122 bli plassert inne i mantelen 140 og linjeført med det øvre setet 222 og det nedre setet 228 før endelig sammenstilling inne i huskomponenter, så som det nedre ytterhuset 102. Under drift av et utførelseseksempel kan ventilenheten 100 lukkes ved å påføre hydraulisk trykk på den hydrauliske forbindelsen 118. Denne trykkpåføringen kan gjøre at stempelet 216 beveger seg nedover. Kraften fra stempelet 216 kan gjøre at aktiveringsarmene 178 beveger seg nedover. Bevegelsen av aktiveringsarmene 178 kan trekke nedover på leddarmene 138. Nedovergående bevegelse av leddarmen kan bli overført til kulen 122. Siden kulen 122 holdes igjen av kulemantelen 140 og fordypningen 136 er sideforskjøvet fra aksen til svingtappen 126, gjør nedoverrettet kraft fra leddarmen 138 på fordypningen 136 at kulen 122 roterer langs aksen til svingtappene 126. Leddarmene 138 gjør således om den aksiale kraften fra stempelet til rotasjonskraft for lukking av kulen og kutting. Leddarmen 138, siden den er koblet til svingtapp-flaten 134, må bevege seg normalt til side inne i det forsenkede profilet 192. Det forsenkede profilet 192 er dimensjonert for å tillate denne bevegelsen av leddarmen 138. Leddarmen 138, og lagrene koblet til denne, kan forbli innesluttet i hulrommet avgrenset eller definert av det forsenkede profilet 192 og svingtapp-flaten 134 under bevegelsen. Kulen 122, siden den holdes igjen av grenseflaten mellom svingtapp-sideveggene 132 og svingtapp-støtteåpningen 176, kan rotere, men beveger seg ikke aksialt under aktivering. Ved lukking kan den utvendige overflaten 130 gripe inn i tetningen 226 for å hindre strømning av fluid gjennom boringen 120. Når kulen 122 blir anvendt som en skjærventil, kan støtten som tilveiebringes av kulemantelen 140 hindre eller redusere defleksjon av kulen 120 til tross for dreiemoment og skjærkrefter forårsaket av lukking av kulen 122 mot elementene som skal skjæres. Ved oppovergående stempelbevegelse kan linjeføringen av gjennomgangen 124 i kulen med strømningsbanen sikres av linjeføringsringen 186, som kan være fastgjort i toppen av aktiveringsarmene 178. Linjeføringsringen 186 kan berøre en overflate av innerhuset 116 i fullt åpen tilstand. Linjeføringsringen 186 kan også sørge for stabilitet for oversiden av aktiveringsarmen under belastning. Tilsvarende kan linjeføringsringen 236 lette linjeføring under sammenstilling og drift.

Dobbel ventilenhet

[0029] Med henvisning tilbake til figur 1 kan én utførelsesform av ventilenheten 100 innbefatte flere enn én kule 122 og de tilhørende elementene for å danne en forsegling mot kulen 122. I utførelsesformen vist i figur 1 kan en øvre kuleenhet 240 være en forseglende kuleenhet og en nedre kuleenhet 242 kan være en avtettende kuleenhet. I dette utførelseseksempelet kan den nedre kuleenheten 242 bli anvendt for å kutte elementer som føres gjennom boringen 120, som for eksempel kabler eller produksjonsrør. Den nedre kuleenheten 242 og den øvre kuleenheten 240 kan begge være utført som beskrevet her, eller én av dem kan være en annen type ventil. I én utførelsesform kan uavhengige styringer, så som flere hydrauliske forbindelser 118, bli anvendt for å betjene den nedre kuleenheten 242 og den øvre kuleenheten 240 uavhengig. I en annen utførelsesform kan de bli aktivert samtidig.

[0030] Utførelsesformene av ventilenheten 100 har flere fordeler fremfor tidligere ventilutførelser. For eksempel gir den omsluttende egenskapen til kulemantelen 140 bedre støtte for svingtappene 126. Kulen 122 kan bli gjenstand for et voldsomt dreiemoment under lukking og åpning, for eksempel som følge av begroing/fremmedelementer eller kabler som må kuttes ved lukking. Flate svingtapp-plater (ikke vist) kan bøye seg under dreiemomentet. Kulemantelen 140 gir imidlertid støtte langs X-, Y- og Z-aksen og gir således større bøyemotstand.

[0031] En annen fordel med utførelsesformene beskrevet her er motstanden mot inntrengning av fremmedelementer. I tidligere ventilutførelser kan fremmedelementer, så som sand, bergarter og tykke hydrokarboner, legge seg ved leddarmene og selve kulen, og således hindre dem i å bevege seg. I de foreliggende utførelsesformene er leddarmene 138 innesluttet i fordypningen 192. Det trange mellomrommet mellom aktiveringsarmens indre overflate 182 og begge mantelsideveggene 174 og svingtapp-flaten 134 hindrer at fremmedelementer og annen forurensning kommer seg inn i fordypningen 192 og følgelig forårsaker begroing av leddarmene 138. De fremmedelementer og andre forurensninger som er i stand til å nå frem til leddarmene 138 kan ikke være større enn størrelsen til mellomrommet mellom aktiveringsarmens indre overflate 182 og mantelsideveggene 174 og svingtapp-flaten 134. Tilsvarende er kulen 122 beskyttet mot forurensning og fremmedelementer av kulemantelen 140. Forurensinger og fremmedelementer som er i stand til å nå frem til den utvendige overflaten 130 av kulen 122 kan ikke være større enn størrelsen til mellomrommet 158. Ytterligere fordeler med foreliggende oppfinnelse fremgår av beskrivelsen av utførelsesformene her.

[0032] Mens oppfinnelsen har blitt vist eller beskrevet kun i noen av sine mulige former, vil det være klart for fagmannen at den ikke er begrenset til disse, men kan realiseres med forskjellige endringer uten å fjerne seg fra oppfinnelsens ramme.

Claims

1. Ventilenhet, der ventilenheten omfatter: et hus med en lengdeakse; en kulemantel konsentrisk anordnet og fast festet inne i huset, der kulemantelen har en hovedsakelig sfærisk indre form med et par av boringsåpninger og et par av svingtapp-støtteåpninger; en kule anordnet inne i kulemantelen, med en åpning derigjennom, en kulerotasjonsakse vinkelrett på lengdeaksen og et par av svingtapper som står ut langs kuleaksen, der svingtappene har en hovedsakelig sylindrisk utvendig form som er konsentrisk med kuleaksen, med en svingtapp-flate som definerer en ende av den sylindriske utvendige formen, og der svingtappene står i roterbart inngrep i svingtapp-støtteåpningene; et øvre sete, der det øvre setet griper inn i et låseprofil anordnet på kulemantelen; et nedre sete koblet til kulemantelen, der setet har en leppe for å gripe inn i et låseprofil på kulemantelen; og minst én leddarm med en første ende og en andre ende, der den første enden er koblet til minst én svingtapp-flate og sideforskjøvet fra kuleaksen, slik at når den andre enden beveger seg aksialt, den første enden roterer om kuleaksen og bevirker kulen til å rotere inne i mantelen.

2. Ventilenhet ifølge krav 1, der kulemantelen er en todelt mantel med et første og et andre element sammenføyet av festeanordninger.

3. Ventilenhet ifølge krav 1, videre omfattende et aktiveringselement, der aktiveringselementet har en flat innerside som vender mot svingtapp-flaten og aktiveringselementet er operativt koblet mellom leddarmen og et stempel slik at aksial bevegelse av stempelet blir overført av aktiveringselementet for å bevirke den andre enden av leddarmen til å bevege seg aksialt.

4. Ventilenhet ifølge krav 3, der aktiveringselementet er koblet til et krysshode av bolter, der boltene skaper en forbelastning mellom aktiveringselementet og krysshodet for å kompensere for radial kraft under drift, og krysshodet er koblet til stempelet.

5. Ventilenhet ifølge krav 4, der aktiveringselementet har et par av fordypninger på den flate innersiden, og der krysshodet har et par av utspringere, der utspringerne griper inn i fordypningene.

6. Ventilenhet ifølge krav 3, der den flate innersiden har et forsenket profil og en andel av leddarmen griper inn i det forsenkede profilet.

7. Ventilenhet ifølge krav 6, der leddarmen er hovedsakelig omsluttet av et hulrom avgrenset av aktiveringselementets forsenkede profil og svingtapp-flaten.

8. Ventilenhet ifølge krav 1, videre omfattende en linjeføringsring, der linjeføringsringen er koblet til aktiveringselementene for å gi radial og rotasjons-støtte til aktiveringselementene.

9. Ventilenhet ifølge krav 8, der linjeføringsringen berører innerhuset i fullt åpen tilstand.

10. Ventilenhet ifølge krav 1, videre omfattende et mellomrom mellom den utvendige overflaten av kulen og den innvendige overflaten i mantelen, der det radiale memmomrommet ikke er større enn en forbestemt lengde.

11. Ventilenhet ifølge krav 1, videre omfattende et stempel, et nedre sete, der det nedre setet har en flens og en sylindrisk forlengelse, og en nedre linjeførings-ring konsentrisk anordnet rundt den sylindriske forlengelsen, der den nedre linje-føringsringen griper inn i en innvendig diameter i stempelet og flensen griper inn i en nedre fordypning i mantelen.

12. Fremgangsmåte for å betjene en ventil, fremgangsmåten omfattende de trinn med å: (a) tilveiebringe et hus med en lengdeakse; (b) tilveiebringe en kulemantel som anordnes konsentrisk og festes stasjonært inne i huset, der kulemantelen har en hovedsakelig sfærisk innvendig form med et par av boringsåpninger og et par av svingtapp-støtteåpninger; (c) tilveiebringe en kule som anordnes inne i kulemantelen, som har en åpning derigjennom, en kulerotasjonsakse vinkelrett på lengdeaksen, og et par av svingtapper som står ut langs kuleaksen, der svingtappene har en hovedsakelig sylindrisk utvendig form som er konsentrisk med kuleaksen, med en svingtapp-flate som definerer en ende av den sylindriske utvendige formen, idet svingtappene stilles i roterbart inngrep i svingtapp-støtteåpningene; (d) tilveiebringe et øvre sete, der det øvre setet stilles i inngrep med et låseprofil dannet på kulemantelen; (e) tilveiebringe et nedre sete som kobles til kulemantelen, der setet har en leppe for å gripe inn i et låseprofil på kulemantelen, (f) tilveiebringe minst én leddarm med en første ende og en andre ende, der den første enden kobles til minst én svingtapp-flate og sideforskyves fra kuleaksen og den andre enden kobles til et aktiveringselement, slik at når aktiveringselementet beveger seg aksialt, vil den andre enden bevege seg aksialt og den første enden roterer om kuleaksen og bevirker kulen til å rotere inne i mantelen; (g) koble et stempel til det minst ene aktiveringselementet; (h) bevirke stempelet til å bevege seg i en aksial retning, idet den aksiale bevegelsen av stempelet overføres til kulen via det minst ene aktiveringselementet og leddarmen, for å bevirke kulen til å rotere langs kuleaksen for å endre linje-føringen av gjennomgangen fra en første posisjon til en andre posisjon i forhold til lengdeaksen.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, der trinn (f) videre omfatter trinnet med å hovedsakelig omslutte leddarmen i et hulrom avgrenset av et forsenket profil i en overflate av aktiveringselementet som vender mot kulen og en overflate av svingtappen.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 12, der trinn (f) videre omfatter trinn med å koble et ledd mellom en annen av svingtappene og et annet aktiveringselement, og å koble en linjeføringsring til begge aktiveringselementene.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, videre omfattende trinn med å tilveiebringe et sete med en ringformet leppe og å tilveiebringe en ringformet fordypning i en sylindrisk forlengelse av kulehuset, der leppen griper inn i den ringformede fordypningen.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, videre omfattende trinnet med å anvende linjeføringsringen for å linjeføre aktiveringselementene, kulen, kulemantelen og setet før de kobles til huset.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 12, der kulemantelen er en todelt mantel, og videre omfattende trinnet med å sammenføye en første sidemantel og en andre sidemantel for å danne kulemantelen.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 12, der trinn (f) videre omfatter trinn med å koble et ringformet krysshode til det minst ene aktiveringselementet og til et annet aktiveringselement ved å anvende gjengede festeanordninger, der de gjengede festeanordningene skaper en forbelastningskraft på aktiveringselementene, og å koble stempelet til krysshodet.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, videre omfattende trinnet med å plassere et flertall flenser på krysshodet, der hver flens strekker seg rundt i hvert fall en del av krysshodets periferi, inn i et flertall fordypninger på en kuletilstøtende overflate av hvert av aktiveringselementene.

20. Ventilenhet, der ventilenheten omfatter: et hus med en lengdeakse; en kulemantel konsentrisk anordnet og fast festet inne i huset, der kulemantelen har en hovedsakelig sfærisk indre form med et par av boringsåpninger og et par av svingtapp-støtteåpninger; en kule anordnet inne i kulemantelen, med en åpning derigjennom, en kulerotasjonsakse vinkelrett på lengdeaksen og et par av svingtapper som står ut langs kuleaksen, der svingtappene har en hovedsakelig sylindrisk utvendig form som er konsentrisk med kuleaksen, med en svingtapp-flate som definerer en ende av den sylindriske utvendige formen, og der svingtappene står i roterbart inngrep i svingtapp-støtteåpningene; et øvre sete, der det øvre setet griper inn i et låseprofil anordnet på kulemantelen; et nedre sete koblet til kulemantelen, der setet har en leppe for å gripe inn i et låseprofil på kulemantelen; minst én leddarm med en første ende og en andre ende, der den første enden er koblet til minst én svingtapp-flate og sideforskjøvet fra kuleaksen, slik at når den andre enden beveger seg aksialt, vil den første enden rotere om kuleaksen og bevirker kulen til å rotere inne i mantelen; og et aktiveringselement, der aktiveringselementet har en flat innerside som vender mot svingtapp-flaten, der den flate innersiden har et forsenket profil og leddarmen er plassert inne i et hulrom avgrenset av det forsenkede profilet og svingtapp-flaten, og aktiveringselementet er operativt koblet mellom leddarmen og et stempel slik at aksial bevegelse av stempelet blir overført av aktiveringselementet og bevirker den andre enden av leddarmen til å bevege seg aksialt.