NO326787B1 - Konstantstrømventilsammenbygning - Google Patents

Abstract

Konstantstrømventilsammenbygning (1) omfattende en første innstillbar strupeventil (4) og en andre strupeventil (6) hvor et forskyvbart tettende stempel eller membran (46) sin relative posisjon bestemmer den andre strupeventils (6) åpning, og hvor et tilførselsrør (10) kommuniserer med den første strupeventil (4) og stemplet eller membranen (46), idet fluid fra tilførselsrøret (10) driver stemplet eller membranen (46) i den andre strupeventils (6) lukkeretning, og hvor den første strupeventils (4) utløp (15) kommuniserer med den andre strupeventils (6) innløp, og hvor fluid fra den første strupeventils (4) utløp (15) driver stemplet eller membranen (46) i den andre strupeventils (6) åpningsretning, og hvor den andre strupeventil (6) nedstrøms kommuniserer med et utløp (60), og hvor minst én første strupeventil (4) befinner seg i en manifold (2) atskilt fra den andre strupeventil (6), idet den første strupeventils (4) utløp (15) er koplet til den andre strupeventils (6) innløp (16). ved hjelp av en rørforbindelse (18).

Description

KONSTANTSTRØMVENTILSAMMENBYGNING

Denne oppfinnelse vedrører en konstantstrømventilsammenbyg-ning. Nærmere bestemt dreier det seg om en konstantstrømven-tilsammenbygning som omfatter en første innstillbar strupeventil og en andre strupeventil, og hvor et forskyvbart, tettende stempel eller membran sin relative posisjon bestemmer den andre strupeventils åpning, og hvor et tilførselsrør kommuniserer med den første strupeventil og stemplet eller membranen, idet fluid fra tilførselsrøret driver stemplet eller membranen i den andre strupeventils lukkeretning, og hvor den første strupeventils utløp kommuniserer med den andre strupeventils innløp og hvor fluid fra den første strupeventils utløp driver stemplet eller membranen i den andre strupeventils åpningsretning, og hvor den andre strupeventil ned-strøms kommuniserer med et utløp. Minst én første strupeventil befinner seg i en manifold atskilt fra den andre strupeventil, idet den første strupeventils utløp er koplet til den andre strupeventils innløp ved hjelp av en rørforbin-delse .

Konstantstrømventiler ifølge kjent teknikk anvendes på en rekke områder for å sikre at en fluidstrøm forblir konstant selv om det forekommer variasjon i for eksempel det strøm-mende fluids trykk, temperatur eller viskositet.

Et kjent prinsipp for en konstantstrømventils virkemåte inne-bærer at det strømmende fluid ledes gjennom to seriekoplede strupninger. Trykkfallet over den første strupning holdes konstant ved at trykkfallet over den andre strupning reguleres i forhold til variasjoner i totaltrykkfallet over kon-st ant st røarvent i len. Ved dette arbeidsprinsipp må denne andre strupning omstilles for å endre konstantstrømventilens gjen-nomstrømningsmengde. En større gjennomstrømningsmengde i en konstantstrømventil av denne art betinger et øket trykkfall over den første strupning. Reguleringsområdet blir derved relativt lite, for eksempel 1:10, dersom en rimelig nøyaktighet skal kunne opprettholdes. Ved større endringer i reguleringsområdet må konstantstrømventilen demonteres for utskiftning av den første strupning, hvoretter konstantstrømventilen må rekalibreres.

US patent 5 494 070 beskriver en konstantstrømventil av en slik konstruksjon. Den første strupning befinner seg i et forskyvbart, tettende stempel hvor fluidets inngående trykk virker på stemplets ene side og en f jaer spenner mot stemplets motstående side. Fluidtrykket fra det fluid som har strømmet gjennom den første strupning virker også på stemplets f jær-side. Et ventillegeme er koplet til stemplet og korresponde-rer med et ventilsete i konstantstrømventilens hus. Ventillegemet og ventilsetet utgjør sammen den andre strupning.

Ifølge US 5 494 070 reguleres gjennomstrømningsmengden ved at ventillegemet forskyves i forhold til stemplet, hvorved den andre strupning åpner ved en endret kraft fra fjæren.

NO 319627 og US 6 026 849 omhandler konstantstrømventiler hvor ventilenes strupninger er anordnet i nærliggende huspar-tier.

Under normal innstilling av kjente konstantstrømventiler er det som nevnt nødvendig å stille om den andre strupning. Det er vanlig å utføre dette ved å endre forspenningen av kon-stantstrømventilens fjær eller fjærpakke som virker mot kon-st ant st rømvent i lens stempel. En fjær av denne art er nokså kraftig, noe som betinger en relativt stor forstillingskraft. Dette forhold, sammen med at det er den andre strupning som må omstilles, medfører at kjente konstantstrømventiler er relativt dårlig egnet for fjernstyrt innstilling.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller i det minste re-dusere en eller flere av ulempene ved kjent teknikk.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav.

En konstantstrømventilsammenbygning i overensstemmelse med oppfinnelsen omfatter en første innstillbar strupeventil og en andre strupeventil hvor et forskyvbart tettende stempel eller membran relative posisjon bestemmer den andre strupeventils åpning, og hvor et tilførselsrør kommuniserer med den første strupeventil og stemplet eller membranen, idet fluid fra tilførselsrøret driver stemplet eller membranen i den andre strupeventils lukkeretning, og hvor den første strupeventils utløp kommuniserer med den andre strupeventils innløp og hvor fluid fra den første strupeventils utløp driver stemplet eller membranen i den andre strupeventils åpningsretning, idet den andre strupeventil nedstrøms kommuniserer med et utløp. Konstantstrømventilsammenbygning i henhold til oppfinnelsen kjennetegnes ved at minst én første strupeventil befinner seg i en manifold atskilt fra den andre strupeventil, idet den første strupeventils utløp er koplet til den andre strupeventils innløp ved hjelp av en rørforbindelse.

I forbindelse med for eksempel petroleumsutvinning kan manifolden med fordel befinne seg over havoverflaten, for eksempel i et betjeningspanel, mens den andre strupeventil er dykket. Ved at den første strupnings spindel er motordrevet kan den første strupning fjerninnstilles. Manifolden være derved også være dykket.

En strømningsmengdemåler er med fordel tilordnet den første strupeventil, idet fluidstrømmen passerer gjennom den første strupeventil. Strømingsmengdemåleren kan være valgbart til-koplet hver første strupeventil for eksempel ved hjelp av en vekselventil.

En flerhet andre strupeventiler kan befinne seg i et felles reguleringsventilhus hvor hver av de andre strupeventiler er koplet til sin respektive første strupeventil.

Konstantstrømventilsammenbygningen ifølge oppfinnelsen mulig-gjør flere fordelaktige oppbygninger som i meget begrenset grad er mulige ved anvendelse av konstantstrømventiler ifølge kjent teknikk. For eksempel er kjente konstantstrømventiler relativt store i omfang og krever derved et betydelig areal i et styrepanel, mens en manifold med en flerhet første strupeventiler ifølge oppfinnelsen, som utgjør ventilens innstillingsdel, til sammenligning bare opptar et ubetydelig areal. De samvirkende andre strupeventiler, som utgjør ventilenes reguleringsdel, er med fordel anbrakt ved forbruksstedet av det fluid som strømmer gjennom ventilene.

Forstillingskraften i kjente konstantstrømventiler er betydelig, mens forstillingskraften av den første strupeventil ifølge oppfinnelsen er relativt liten, hvorved en forholdsvis liten motor er tilstrekkelig for å utøve fjernstyrt innstilling.

I det etterfølgende beskrives et ikke-begrensende eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på med-følgende tegninger, hvor:

Fig. 1 viser en konstantstrømventilsammenbygning ifølge oppfinnelsen; Fig. 2 viser i snitt en innstillingsdel og en reguleringsdel hvor en andre strupning er åpen; og Fig. 3 viser i snitt innstillingsdelen og reguleringsdelen hvor den andre strupning er lukket.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en konstantstrøm-ventil sammenbygning som omfatter en manifold 2 hvor det er anordnet tre første strupeventiler 4 som kommuniserer med hver sin av tre samvirkende andre strupeventiler 6 som befinner seg i hvert sitt reguleringsventilhus 8. De tre første strupeventiler 4 og de tre andre strupeventiler 6 forsynes med fluid fra et tilførselsrør 10 via et manifoldinnløp 12 i manifolden 2, respektive et reguleringsinnløp 14 i hvert av reguleringsventilhusene 8. Hver første strupnings 4 utløp 15 er koplet til sin respektive andre strupnings 6 innløp 16 ved hjelp av en rørforbindelse 18.

I det etterfølgende forklares, under henvisning til fig. 2 og 3, en samvirkende første strupnings 4 og andre strupnings 8 funksjon. Det er underforstått at de øvrige første strupninger 4 og andre strupninger 6 i ventilsammenbygningen 1 funge-rer på tilsvarende måte.

Fra manifoldinnløpet 12 forløper en innløpsboring 20 til den første strupning 4. Den første strupning 4 omfatter en første strupeboring 22 og en korresponderende strupekjegle 24. Strupekjeglen 24 rager forskyvbart inn i den første strupeboring 22 ved at strupekjeglen 24 utgjør et endeparti av en nano-skrues 26 spindel 28. Nanoskruen 26, som er av i og for seg kjent utførelse, er innrettet til repeterbart å kunne forskyve spindelen 28 i aksial retning. Nanoskruen 26 er forbundet til manifolden 2 ved hjelp av gjenger 30.

Den første strupnings 4 gjennomstrømningsareal reguleres ved å forskyve strupekjeglen 24 ved hjelp av nanoskruen 26 i den første strupeboring 22.

Reguleringsventilhuset 8 er forsynt med et lokk 32 hvor lokket 32 er forbundet til reguleringsventilhuset 8 ved hjelp av ikke viste boltforbindelser.

Reguleringsventilhuset 8 er fra sitt mot lokket 32 vennende parti forsynt med en aksial boring 34 som rager inn til en brystning 36. En gjennomgående hylseboring 38 forløper kon-sentrisk med boringen 34 fra brystningen 36. Hylseboringen 38 er forsynt med innvendige gjenger 40.

Et sylindrisk parti 42 av lokket 32 rager tettende, ved hjelp av en pakning 44, inn i boringen 34. Boringen 34 utgjør, mellom det sylindriske parti 42 og brystningen 36, en sylinder for et stempel 46. Tilførselrøret 10 kommuniserer med stemplets 46 mot lokket 32 vennende side via reguleringsinnløpet 14 som befinner seg i lokket 32.

Rørforbindelsen 18 forbinder via den første strupnings 4 ut-løp 15 og innløpet 16 i reguleringsventilhuset 8 den første strupning 4 med hylseboringen 38.

Stemplet 46, som ved hjelp av en tetning 48 er tettende forskyvbart anordnet i boringen 34, er forsynt med et ventillegeme 50 i sitt fra lokket 32 vennende parti.

En fjær eller fjærpakke 52 spenner mellom brystningen 36 og stemplet 46.

En ventilhylse 54 er skrudd tettende, ved hjelp av en pakning 56, inn i hylseboringens 38 gjenger 40. Ventilhylsen 54 er utformet med en sentrisk aksial gjennomgående andre strupeboring 58 som kommuniserer med reguleringsventilhusets 8 utløp 60. Ventilhylsen 54 samvirker med ventillegemet 50 og utgjør de vesentligste element av den andre strupning 6.

Stemplets 46 relative aksielle posisjon er således bestemmen-de for den andre strupnings 6 åpning.

Fluidtrykket fra tilførselsrøret 10, som virker på den første strupnings 4 oppstrømsside via manifoldinnløpet 12, virker via reguleringsinnløpet 14 på stemplets 46 mot lokket 32 vennende side. Fluidtrykket på den første strupnings 4 ned-strømsside virker via utløpet 15, rørforbindelsen 18 og inn-løpet 16 samt hylseboringen 38 på stemplets 46 motstående side sammen med kraften fra fjæren 52.

Kraften fra fjæren 52 søker, sammen med fluidtrykket etter trykkfallet over den første strupning 4, å forskyve stemplet 46 i retning mot lokket 32. Trykkfallet, og derved volum-strømmen gjennom den andre strupning 6 ved en gitt innstilling av den første strupning 4, er således i hovedsak avheng-ig av forholdet mellom fjærkraften fra fjæren 52 og arealet av stemplet 46.

Når fluid først tilføres konstantstrømventilsammenstillingen 1, se fig. 2, er stemplet 46 med ventillegemet 50 forskjøvet til en posisjon mot lokket 32. Den andre strupning 6 er således åpen.

Det innstrømmende fluid strømmer umiddelbart gjennom regule-ringsinnløpet 14 til boringen 34. Stemplet 46 med ventillegemet 50 forskyves derved relativt raskt mot ventilhylsen 54 slik at ventillegemet 50 stenger mot ventilhylsen 54, se fig 3.

Etter hvert som fluid strømmer gjennom den første strupning 4 og videre gjennom utløpet 15, rørforbindelsen 18, innløpet 16 samt hylseboringen 38, bygger det seg opp et fluidtrykk på stemplets 46 mot ventilhylsen 54 sin vennende side. Denne kraft sammen med kraften fra fjæren 52 vil etter relativt kort tid overvinne kraften fra fluidtrykket på stemplets 46 mot lokket 32 sin vennende side og forskyve stemplet 46 og ventillegemet 50 noe i retning bort fra ventilhylsen 54. Flu- ' id kan nå strømme ut gjennom ventilhylsens 54 andre strupeboring 58 og til utløpet 60. Fluidtrykket på stemplets 46 fjær-side reduseres derved, og stemplet 46 og ventillegemet 50 forskyves i retning mot ventilhylsen 54.

Innen relativt kort tid stabiliserer trykkfallet seg over den første strupning 4 ved at den andre strupnings 6 trykkfall automatisk innjusteres som beskrevet ovenfor. Eventuelle endringer i det totale trykkfall over den første og den andre strupning 4, 6, hvor trykkfallet for eksempel kan ha sin år-sak i en trykkforandring i utløpet 60, kompenseres med et endret trykkfall over den andre struping 6, idet trykkfallet over den første strupning 4 i hovedsak bare er påvirket av konstruktive trekk i konstantstrømventilen 1 slik det er beskrevet ovenfor.

Trykkfallet over den første strupning 4 forblir uendret selv om den første strupnings 4 gjennomstrømningsareal justeres for å endre gjennomstrømningsmengden.

I en annen ikke vist utførelsesform er nanoskruene 26 tilkop-let hver sin elektrisk motor for fjerninnstilling av den første strupning 4.

Claims (6)

1. Konstantstrømventilsammenbygning (1) omfattende en førs-te innstillbar strupeventil (4) og en andre strupeventil (6) hvor et forskyvbart tettende stempel eller membran (46) sin relative posisjon bestemmer den andre strupeventils (6) åpning, og hvor et tilførselsrør (10) kommuniserer med den første strupeventil (4) og stemplet eller membranen (46), idet fluid fra tilførselsrøret (10) driver stemplet eller membranen (46) i den andre strupeventils (6) lukkeretning, og hvor den første strupeventils (4) utløp (15) kommuniserer med den andre strupeventils (6) innløp, og hvor fluid fra den første strupeventils (4) utløp (15) driver stemplet eller membranen (46) i den andre strupeventils (6) åpningsretning, og hvor den andre strupeventil (6) nedstrøms kommuniserer med et utløp (60), karakterisert ved at minst én første strupeventil (4) befinner seg i en manifold (2) atskilt fra den andre strupeventil (6), idet den første strupeventils (4) utløp (15) er koplet til den andre strupeventils (6) innløp (16) ved hjelp av en rørforbindelse (18).

2. Konstantstrømventil i henhold krav 1, karakterisert ved at manifolden (2) befinner seg over havoverflaten og at den andre strupeventil (6) er dykket .

3. Konstantstrømventil i henhold krav 2, karakterisert ved at manifolden (2) er dykket.

4. Konstantstrømventil i henhold krav 1, karakterisert ved at den første strupnings (6) spindel (28) er motordrevet.

5. Konstantstrømventil i henhold krav 1, karakterisert ved at en strømningsmengdemåler er tilordnet den første strupeventil (4).

6. Konstantstrømventil i henhold krav 1, karakterisert ved at en flerhet andre strupeventiler (6) befinner seg i et felles reguleringsventilhus (8).