NO340265B1 - Kuleventil og ventilsete - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et ventilsete og mer særskilt et ventilsete for en kuleventil.

Kuleventiler benyttes mange steder innenfor olje- og gassindustrien, både på land og i sjøen. En kuleventil innbefatter typisk et hus med et innløp og et utløp. I huset, mellom innløpet og utløpet, er det anordnet et i hovedsaken kuleformet ventilelement med en gjennomgående åpning. Ventilelementet kan beveges mellom en første stilling i hvilken åpningen er tilpasset med innløpet og utløpet, og ved en andre stilling i hvilken åpningen ikke er tilpasset med innløpet og utløpet. I den første stillingen tilveiebringes det således en fluidforbindelse gjennom huset, mellom innlø-pet og utløpet. I den andre stillingen er løpet stengt og husets innløp er følgelig stengt mot utløpet. I huset er det anordnet pakninger som virker mellom huset og ventilelementet for å sikre at fluid ikke går inn i huset når ventilelementet er i den andre stillingen.

Avtetningen av ventilelementet i den andre eller lukkede stillingen er vanskelig, særlig ved høye trykk. Trykkforskjellen over ventilelementet kan være slik at ventilelementet forskyves i huset, med tilhørende deformering av pakningene og kan-skje til og med av huset.

US 4.911.407 A vedrører en ventilsetekonstruksjon for en ventil, der ventilsete-konstruksjonen omfatter en enkelt eller et sett med ringer som har enten en indre eller en ytre geometrisk konfigurert omkrets med en underskåret kanal, for å tilveiebringe en overhengende fleksibel leppestruktur mot den lukkede ventilpluggen, der den overhengende leppestrukturen i en foretrukket utførelse er tilveiebrakt med en radielt og avstandsplassert flerhet av stoppanordninger i den underskårne kana-len.

US 3.954.251 A vedrører en anordning ved en kuleventil av den type som omfatter en hovedhusdel med gjennomløp mellom parallelle husendeflater og med et ventil-lukkelegeme i gjennomløpet, samt to endehusdeler som er anordnet ved hver si ende av hovedhusdelen og har gjennomløp som flukter med gjennomløpet i hovedhusdelen, idet hovedhusdelen er innspent mellom endehusdelene med fire symmetrisk om gjennomløpet anordnede bolter.

US 3.333.813 A vedrører en tetning for å forhindre fluidlekkasje mellom elementer i et fluidsystem, spesielt høytrykksventiler hvori lekkasje ved ventilen i lukket posi-sjon må holdes på et absolutt minimum.

EP 947.749 A vedrører en armatur omfattende et hus, og et i dette dreibart, for-trinnsvis kuleformet dreielegeme og to tetningspar av tetningsmateriale, som er anordnet med aksial avstand i huset og ligger tettende an mot dreielegemets sfæriske overflate.

Ifølge et aspekt er det tilveiebrakt en ringformet metallpakning for en kuleventil, hvilken pakning, i bruk, samvirker med en tetningsflate på ventillegemet i en kule ventil og har en i hovedsaken ringformet base med en fremre side hvorfra det rager ut en fleksibel ringleppe.

Pakningen har en enhetlig utførelse, og leppen er utformet i ett med basen. Leppen strekker seg ut fra en del av den fremre siden som befinner seg i hovedsaken midt mellom denne sidens radielt sett indre og ytre kanter. Diameteren til leppeenden lengst borte fra den fremre siden av den ringformede basen har en diameter som er større enn diameteren til den ringformede basens indre kant. Diameteren ved enden av leppen lengst borte fra den fremre siden av den ringformede basen har en diameter som er mindre enn diameteren til den ringformede basens ytre kant. Leppen krummer seg innover i retning mot den fremre sidens indre kant.

Den ringformede basen har også en bakside som er motsatt den fremre siden. Ved bruk vil basens bakside ligge an mot et ventilhus hvor pakningen er innpasset. Baksiden er fordelaktig forsynt med et ringformet pakningselement. Pakningselementet kan fordelaktig være anordnet i et ringspor på den bakre siden. Pakningselementet kan fordelaktig ha en diameter som i hovedsaken er lik eller mindre enn ringleppens diameter.

Den ringformede basen har fordelaktig også minst én gjennomgående åpning. Ved bruk kan den gjennomgående åpningen brukes for gjennomføring av et festemiddel for orientering og/eller innfesting av pakningen i ventilhuset. Den gjennomgående åpningen kan videre benyttes for å lette demonteringen av pakningen fra ventilhuset. I en foretrukket utførelse er den gjennomgående åpningen i den ringformede basen plassert radielt utenfor leppen. Den ringformede basen har fordelaktig flere gjennomgående åpninger, anordnet i avstander rundt basen og radielt utenfor leppen. I en foretrukket utførelse er de gjennomgående åpninger anordnet med like innbyrdes avstander.

Ifølge et første aspekt ved foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en kuleventil som omfatter et hus med et innløp og et utløp, og et kuleventilelement anordnet i huset mellom innløpet og utløpet. Kuleventilelementet har en gjennomgående åpning og kan beveges mellom en åpen stilling i hvilken den gjennomgående åpningen er tilpasset med innløpet og utløpet slik at det dannes en fluidstrømningsbane gjennom huset, og en lukket stilling i hvilken den gjennomgående åpningen ikke er tilpasset med innløpet og utløpet. Huset er videre forsynt med ringformede metallpakninger anordnet rundt innløpet og utløpet. Disse pakninger samvirker med kuleventilelementet i den lukkede stillingen. Hver pakning omfatter en i hovedsaken ringformet base med en fremre side hvorfra det rager ut en fleksibel ringleppe. Kuleventilelementet er forsynt med motsatte tetningsfremspring som har kontakt med og av-bøyer pakningsleppene når kuleventilelementet er i den lukkede stillingen.

Pakningene i kuleventilen ifølge det første aspektet av foreliggende oppfinnelse kan ha trekk som beskrevet i forbindelse med det foran omtalte aspektet. Tetningsfremspringene er innrettet langs en akse av kuleventilelementet som går i hovedsaken perpendikulært på og i samme plan med den langsgående senterlinjeaksen til kuleventilelementet gjennom åpningen. Tetningsfremspringene har en krummet tetningsflate som i bruk er i kontakt med og bøyer pakningsleppene. Tetningsfremspringene er fordelaktig utformet rotasjons symmetrisk om innretningsaksen. Tetningsfremspringene er fordelaktig delvis sfæriske.

Et utførelseseksempel av oppfinnelsen skal nå beskrives under henvisning til tegningene hvor: Fig. 1 viser et tverrsnitt gjennom en del av en kuleventil ifølge et aspekt ved foreliggende oppfinnelse, som har seter ifølge et aspekt av foreliggende oppfinnelse, Figur 2 viser et perspektivsnitt gjennom en kvart seksjon av en del av kuleventilen på figur 1, og Figur 3 viser et perspektivsnitt gjennom en kvart seksjon av kuleventilen på figur 1.

Tegningsfigurene viser en kuleventil 10. Ventilen omfatter et hus 12 med et inn-løpsløp 14 og et utløpsløp 16. Den ytre enden til hvert løp 14, 16 er definert av en åpning 18, 20 i det indre av huset 12. Hver slik åpning 18, 20 er omgitt av en flens 22, 24. Hver flens 22, 24 har flere i like innbyrdes avstander plasserte hull 26 som muliggjør en påflensing på en tilsvarende utformet ledning, slik som et rør. Den indre enden i hvert løp 14, 16 er definert av en innvendig åpning 28, 30. Mellom de innvendige åpninger 28, 30 er det utformet et indre kammer 32 i huset 12. I kammeret 32 er det anordnet et ventilelement 34.

Ventilelementet 34 omfatter en delvis sfærisk kuledel 36 hvorfra det rager ut motsatte lagertapper 38, 40, her benevnt som henholdsvis øvre 38 og nedre 40 lagertapper eller lagerdeler. Uttrykkene "øvre" og "nedre" relaterer seg til den orienteringen av ventilen 10 som er vist på tegningene og benyttes her for å skille de to lagertappene 38, 40 fra hverandre. Uttrykkene er ikke ment å begrense ventilens 10 orientering som sådan. Lagertappene 38, 40 er i hovedsaken sylindriske og anordnet i respektive lagre 42, 44 i tilslutning til kammeret 42. Den nedre lagertappen 40 ligger i et i hovedsaken begerformet lager 44. Lageret 44 ligger i et sete 46 tilveiebrakt som en utsparing i huset 12. Lageret 44 har en gjennomgående åpning 48 i basen 50, og et pakningselement 52. Den øvre lagertappen 38 er anordnet i et i hovedsaken sylindrisk hylselager 42. Lageret 42 er anordnet i et sete 56. Setet 56 er anordnet i en innsats eller et deksel 58 som er tilpasset til en åpning 60 i huset 12. Tilveie-bringelsen av dekselet 58 og åpningen 60 muliggjør innsetting av ventilelementet 34 og andre komponenter i kammeret 32 når ventilen 10 settes sammen. Dekselet 58 er forbundet med huset ved hjelp av bolter 70 som er skrudd inn i huset 12.

Et drivelement 62 er forbundet med den øvre lagertappen 38 og muliggjør at ventilelementet 34 kan dreies som indikert med pilen 64, om en akse som er indikert med en strekpunktert linje 66. Drivelementet 62 er forbundet med den øvre lagertappen 38 ved hjelp av et kileelement 82 som samvirker med respektive spor 84, 86 i henholdsvis drivelementet 62 og den øvre lagertappen 38. Kileelementet 82 gir dreie-fast forbindelse mellom den øvre lagertappen 38, og dermed med ventilelementet 34, og drivelementet 62. Drivelementet 62 rager ut gjennom dekselet 58 og kan for-bindes med en egnet drivinnretning. I den viste utførelsen rager drivelementets 62 ytre ende 88 inn i en hylse 90 som er forbundet med dekselet 58. Drivelementet 62 er videre forsynt med en konnektor 92 som muliggjør en forbindelse med en drivinnretning (ikke vist). Kuledelen 36 av ventilelementet 34 har en gjennomgående åpning 68 som kan dreies til tilpassing med og ut av tilpassing med løpene 14, 16. Ventilelementet 34 kan dreies om aksen 66 tilpasset med lagertappene 38, 40. Ventilen 10 anses som åpen når lengdeaksen gjennom åpningen 68 er tilpasset i forhold til innløps- og utløpsløpene 14, 16, og ventilen er lukket når lengdeaksen går i hovedsaken perpendikulært på den gjennomgående åpningen 68. I den på fig. 1 og 2 viste utførelse er ventilelementet 34 vist i lukket stilling. For å kunne beveges mellom åpen og lukket stilling må ventilelementet 34 kunne dreies i hovedsaken 90°.

Kuledelen 36 er videre tilveiebrakt med motsatt rettede tetningsfremspring 94, 96. Hvert av disse har en krummet tetningsflate 72. Tetningsfremspringene 94, 96 er anordnet på motsatte sider av kuledelen 36, med en akse 98 gjennom kuledelen som er i hovedsaken perpendikulær på og i samme plan med lengdeaksen gjennom åpningen 68. Tetningsflaten 72 på det enkelte tetningsfremspringet 94, 96 er delvis sfærisk og rotasjonssymmetrisk om aksen 98. Hensikten med tetningsplatene 72 er å øke den effektive diameteren til kuledelen 36 sammenlignet med kuledeldiameteren for en kuledel 36 uten fremspringene 94, 96. Diameterforskjellen kan man se på figur 1, hvor pilen Dl indikerer diameteren til kuledelen 36 uten tetningsfremspringene 94, 96 mens pilen D2 indikerer den større diameteren til tetningsflatene 72 på tetningsfremspringene 94, 96.

For å tilveiebringe en adekvat tetning av ventilelementet 34 i den lukkede stillingen, samvirker de krummede tetningsflatene 72 med ringformede pakninger 74 i huset 12. Pakningene 74 strekker seg rundt de indre åpningene 28, 30 i husløpene 14, 16 og er anordnet i respektive utsparte seter 76 i huset. Hver pakning 74 omfatter en base i form av en ring 78 hvorfra det rager ut en krummet leppe 80. Den enkelte leppen 80 er fleksibel og bøyes som følge av kontakten med den krummede tetningsflaten 72 når ventilelementet 34 er i den lukkede stillingen. Bøyingen av leppene 80 gir en fluidtett tetning mellom ventilelementet 34 og pakningene 74. Pakningene 74 kan være av en nikkellegering som har høy styrke.

Avstanden mellom pakningene 74 er slik at kuledelens 36 deler som har den mindre diameter Dl vil ha en avstand fra og således ikke bøye leppene 80, mens den større diameteren D2 til tetningsflatene 72 vil sikre at de får kontakt og bøyer leppene 80 når ventilelementet er i den lukkede stillingen. De deler av kuledelen 36 som omgir hver ende av den gjennomgående åpningen 68, har en diameter Dl. Når ventilele mentet 34 er i den åpne stillingen, vil det således foreligge et mellomrom mellom pakningene 74 og ventilelementet 34.

Baksiden 100 til baseringen 78 til den enkelte pakningen 74 er utformet med et par ringpakninger 102, 104 som vil hindre en fluidstrøm mellom baseringen 78 og huset når ventilelementet 34 er i den lukkede stillingen. Basisringen 78 har videre flere gjennomgående åpninger 106. Disse gjennomgående åpninger 106 er fordelt rundt baseringen 78, radielt utenfor leppen 80. Festemidler (ikke vist) kan gå gjennom åpningene 106 for festing av pakningen 74 til huset 12. Et fremspring i huset 12 kan gå inn i én eller flere av åpningene 106 for orientering av pakningen relativt huset.

I tilfeller hvor trykkforskjellen over ventilelementet 34 i den lukkede stillingen er tilstrekkelig til å forskyve ventilelementet 34 i huset 12, vil leppenes 80 fleksible natur sikre at det foreligger en fluidtett avtetning mellom ventilelementet 34 og pakningene 74. Ventilelementet 34 vil bli forskjøvet mot husets 12 lavtrykksside. Leppen 80 på pakningen 74 på husets 12 lavtrykksside vil derfor bøyes kraftigere enn leppen 80 på pakningen 74 på høytrykkssiden. Leppen 80 på pakningen 74 på lavtrykkssiden av huset 12 vil derfor bli avbøyd i større grad enn leppen på pakningen 74 på den øvre trykksiden. Leppen 80 på pakningen 74 på høytrykkssiden vil imidlertid bli tilstrekkelig avbøyd for opprettholdelse av en adekvat tetning mot ventilelementets 34 tetningsflate 72.

Claims (12)

1. Kuleventil (10) omfattende et hus (12) med et innløp (14, 18) og et utløp (16, 20), og et kuleventilelement (34) anordnet i huset (12) mellom innløpet (14, 18) og utløpet (16, 20), hvilket kuleventilelement (34) har en kuledel (36), en gjennomgående åpning (68) og er bevegelig mellom en åpen stilling, i hvilken den gjennomgående åpningen er stilt på linje med innløpet (14, 18) og utløpet (16, 20), slik at det derved dannes en fludstrømningsbane gjennom huset (12), og en lukket stilling i hvilken den gjennomgående åpningen (68) ikke er stilt på linje med innløpet (14, 18) og utløpet (16, 20), hvori huset (12) videre er tilveiebrakt med en ringformet metallpakning (74) anordnet rundt hvert av innløpet (14, 18) og utløpet (16, 20), hvilke pakninger (74) samvirker med kuleventilelementet (34) når i den lukkede stillingen, og hver pakning (74) omfatter en hovedsakelig ringformet base som har en fremre side, og en fleksibel ringformet leppe (80) som rager ut fra nevnte fremre side,karakterisert vedat kuleventilelementet (34) er tilveiebrakt med motstående tetningsfremspring (94, 96) som har tetningsflater (72, 80) som kontak-ter og avbøyer leppene av pakningene (74) når kuleventilelementet (34) er i den lukkede stillingen, der tetningsfremspringene (94, 96) er stilt på linje langs en akse (98) av kuleventilelementet (34) som er hovedsakelig perpendikulær på og i samme plan med den longitudinale senterlinjeaksen til kuleventilelementet (34) gjennom åpningen (68), og videre er tetningsfremspringene (94, 96) delvis sfæriske, hvori diameteren (D2) av kuledelen (36) av kuleventilelementet (34) som har tetningsflatene (72) er større enn diameteren (Dl) av kuledelen (36) av kuleventilelementet (34) som ikke har tetningsflatene (72).

2. Kuleventil ifølge krav 1, karakterisert vedat tetningsfremspringene er rotasjonssymmetriske om innrettingsaksen.

3. Kuleventil ifølge krav 1, karakterisert vedat den ringformede leppen (80) av hver ringformede metallpakning (74) strekker seg ut fra en del av den fremre siden som befinner seg hovedsakelig midt mellom de radielt sett indre og ytre kanter av den fremre siden.

4. Kuleventil ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat diameteren av enden av den ringformede leppen (80) av hver ringformede metallpakning (74) lengst bort fra den fremre siden til den ringformede basen er større enn diameteren av den ringformede basens indre kant.

5. Kuleventil ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat diameteren av enden av den ringformede leppen (80) av ringformede metallpakning (74) lengst bort fra den fremre siden til den ringformede basen er mindre enn diameteren av den ringformede basens ytre kant.

6. Kuleventil ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat den ringformede leppen (80) av hver ringformede pakning (74) er krummet innover i retning mot den fremre sidens indre kant.

7. Kuleventil ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat den ringformede basen av hver ringformede pakning (74) videre omfatter en bakside (100) som er motsatt den fremre siden, og hvilken bakside er tilveiebrakt med et ringformet pakningselement (102, 104).

8. Kuleventil ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat det ringformede pakningselementet (102, 104) i- av hver ringformede pakning (74) er tilveiebrakt i et ringspor på baksiden (100) av den ringformede pakningen (74).

9. Kuleventil ifølge krav 8, karakterisert vedat pakningselementet (102, 104) av hver ringformede pakning (74) har en diameter som hovedsakelig er lik eller mindre enn diameteren av ringleppen (80).

10. Kuleventil ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat den ringformede basen av hver ringformede pakning (74) er tilveiebrakt med minst én gjennomgående åpning (106) utformet for å motta et festemiddel derigjennom for å lokalisere og/eller sikre den ringformede pakningen i- til et ventilhus.

11. Kuleventil ifølge krav 10, karakterisert vedat den gjennomgående åpningen (106) av den ringformede pakningen (74) er tilveiebrakt i den ringformede basen på et sted som ligger radielt utenfor den ringformede leppen (80).

12. Kuleventil ifølge krav 10 eller 11, karakterisert vedat den ringformede basen av hver ringformede pakning (74) er tilveiebrakt med et flertall av gjennomgående åpninger (106) som er avstandsplassert rundt den ringformede basen, radielt sett utenfor den ringformede leppen (80).