NO341845B1 - Sluseventil - Google Patents

Abstract

Et sluseventilsete har en struktur slik at den tilveiebringer en tetningskant eller leppe som bøyer seg under belastning. Leppen danner en dobbelt tetning mot partier av sluseventillegemet når setet settes under en belastning.

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Område for oppfinnelsen

Denne oppfinnelsen vedrører generelt sluseventilsetetetninger, og spesielt en metallsetetetning med fleksibel tettekant for å danne en dobbelttetning.

Beskrivelse av tidligere teknikk

Sluseventiler brukes i undervanns brønnhodekonstruksjoner for en rekke formål. For slik bruk har det vært nødvendig med sluseventiler for å tilveiebringe pålitelig tetning ved svært krevende forhold, som innbefatter høye trykk, store temperaturområder, tilstedeværelse av korrosive fluider, sandpartikler, avfall og lignende. En rekke sluseventiler har brukt forskjellige tetningsformer dannet av elastomere eller andre ikke-metalliske materialer og tilpasset på de stedene som er nødvendig for tetning mot fluidlekkasjer. Imidlertid, så langt det er kjent, har slike ikke-metalliske tettinger blitt ansett for å ikke kunne imøtekomme tetningskrave for svært krevende forhold.

US5037064 beskriver en sluseventil som har motstående ventilseter som holdes på plass ved hjelp av respektive seteholdere i et ytre legeme av ventilen. Hvert sete er innsatt i den respektive holder fra yttersiden av denne og holdt i stilling mot forskyvning mellom denne holder og det omgivende legeme, og i tettende inngrep med en tilsvarende tettende/lokaliserende utsparing i legemet. Ved montering innføres kiledeler mellom seteholderne, slik at setene fastkiles på tettsluttende måte i lokaliserte stillinger i legemet.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en sluseventil som angitt i det selvstendige krav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav.

Det beskrives et ventilsete som har et rørlegemselement for montering inne i et ventillegeme. Rørlegemet i ventilsetet har en bakende og en frontende for feste med et ventilelement. Rørlegemselement har videre en passasje som har en langsgående akse, og som strekker seg fra frontenden gjennom rørlegemselementet til bakenden. En fleksibel leppe dannes på rørlegemselementet ved bakenden. Den fleksible leppen strekker seg bakover og utover fra bakenden av rørlegemselementet og har en kurvet bakoverrettet tetningsflate dannet på denne for tetningsfeste med ventillegemet. Den fleksible leppen strekker seg radielt utover forbi en utvendig diameter av rørlegemselementet og har en radielt utoverrettende tetningsflate dannet på denne for tetningsfeste med ventillegemet.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1 er en isometrisk snittet betraktning av en sluseventil, som har setetetning ifølge den foreliggende oppfinnelsen.

Fig. 2 er en forstørret snittbetraktning av en av seteringene i sluseventilen av Fig.1.

Fig. 3 er en ytterligere forstørret snittet betraktning av et parti av seteringen i sluseventilen av Fig.2.

Fig. 4 er en forstørret snittet betraktning av strukturen i Fig.3, som illustrerer en første av de dobbelte tetningene som er dannet med den foreliggende oppfinnelsen.

Fig. 5 er en forstørret snittbetraktning av strukturen i Fig.3, som illustrerer en andre av de dobbelte tetningene som er dannet med den foreliggende oppfinnelsen.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DE FORETRUKNE UTFØRELSESFORMENE

Med henvisning til Fig.1 har sluseventil 10 et legeme 12 som har en langsgående utstrekkende passasje 14, som ved hver sin ende er koplet til en strømningsledning eller annet utstyr som passer til (ikke vist). Passasjen 14 strekker seg på tvers gjennom ventillegemet fra motsatte sider og gjennom et sentrert hulrom 16 som strekker seg vertikalt. Et par seteringer 20 er montert på hver side av det sentrerte hulrommet 16 ved krysset mellom passasjen 14 og hulrommet 16, i omkretsmessig utstrekkende forsenkninger 22. Forsenkningene 22 strekker seg langs senteraksene, som er koaksielle med den langsgående aksen til passasjen 14.

Et sluseelement 24 av sluseventilen 10 beveger seg innenfor hulrommet 16 mellom en åpen stilling, som er vist i Fig.1, og en lukket stilling. Sluse 24 vil kunne være en splittblokk eller vil kunne være en enkelt blokk, slik som vist. Sluse 24 har en sentrert åpning 26 gjennom seg, som med passasje 14 registrerer når den er i åpen stilling. En aktuatorspindel 28 får slusen 24 til å bevege seg mellom den åpnede og lukkede stillingen. Spindelen 28 vil enten kunne være en ikkeoppadgående type eller en type som beveger seg langs sin akse når den roteres. Aktuatorspindel 28 opereres med en ventilaktuator 30, som vil kunne være av hydraulisk, elektrisk eller manuell type, for å bevege slusen 24 mellom den åpnede og lukkede stillingen.

Med henvisning til Fig.2 er en setering 20 ifølge den foreliggende oppfinnelsen plassert innenfor hver av forsenkningene 22 med en liten klaring til ventillegemet 12. Seteringen 20 vil for eksempel kunne lages av 17-ph rustfritt stål eller en 718 nikkel-stål legering. Man vil kunne forstå at også andre ståltyper vil kunne anvendes om ønskelig. Seteringen 20 er et rørelement som har en overflate langs den utvendige diameteren 32 som passer tett inn i forsenkningen 22 og en innvendig passasje 34 som har en diameter som tilsvarer den innvendige diameteren til passasjen 14. Innvendig passasje 34 har således i realiteten den samme innvendige diameteren som passasje 14. Seteringen 20 har en frontende eller -flate 36 dannet på en frontende for festing av sluse 24 (Fig.1). Frontenden eller -flaten 36 av seteringen 20 vil kunne anta en hvilket som helst av flere konvensjonelle former. Som et eksempel vil frontflaten 36 av seteringen 20 være av den typen som er vist frem i US patentnr.7325783, og som herved innlemmes som referanse.

Setering 20 ifølge den forliggende oppfinnelsen tilveiebringes med en sylindrisk tetningsleppe eller krageelement 40 (Fig.3), som dannes slik at den strekker seg utover og radielt bort fra den ringromformede bakskulderen eller krageflaten 42 på baksiden 44. Tetningsleppen 40 har en skråstilt bakflate 46 som strekker seg utover fra en avrundet eller buet overgangsflate 48 som grenser til bakflaten 42. Den skråstilte bakflaten 46 er en bakvegg av den omkretsmessig utstrekkende tetningsleppen eller krageelementet 40.

Bakflaten 46 av tetningsleppen 40 strekker radielt seg utover og bort til en første avrundet, omkretsmessig utstrekkende kontakt- og tetningsflate 52. Når leppen 40 ikke er bøyd (Fig.3) strekker tetningsflaten 52 seg bakover og utover forbi det vertikale planet for bakflaten 44. Leppen 40 er imidlertid fleksibel, og tetningsflaten 52 tilveiebringer, på en måte som skal fremlegges, en første av de doble tetningene ifølge den foreliggende oppfinnelsen. Tetningen skjer på grunn av tetningskontakten av flate 52 med en innvendige tverrgående vegg 22a i forsenkningen 22.

Tetningsleppen 40 har en omkretsmessig utstrekkende skråstilt utvendig kantflate 54 dannet mellom den første tetningsflaten 52 på et utvendig parti 56 av tetningskragen 40. En andre avrundet, omkretsmessig utstrekkende kontakt- og tetningsflate 58 dannes på et innvendig parti av tetningskrageelementet 40 motstilt den første tetningsflaten 52. Når leppen 40 ikke er bøyd (fig.2), strekker tetningsflaten 58 seg radielt utover forbi den utvendige diameteren 32 til seteringen 20. Flaten 58 på den fleksible leppen 40 tilveiebringer, på en måte som skal fremlegges, en andre av de doble tetningene ifølge den foreliggende oppfinnelsen ved å tette med en sylindrisk vegg 22b i forsenkningen 22. Tetningen oppstår på grunn av tetningskontakt med flate 58 med en innvendig sylindrisk vegg 22b i forsenkningen 22. Tetningsleppen 40 har en innadrettet utstrekkende skråstilt flate 60 som strekker seg fra flaten 56 til et avrundet eller buet kryss 62 med en innvendig flate 64 av seteringen 20 for å definere et kammer 66.

I et eksempel starter setering 20 ved den buete overgangsflaten 48 som begynner ved en øvre ende av bakskulderen 42. Bakflaten 46 av tetningsleppen 40 strekker seg radielt utover (Fig.3) fra det vertikale oppover til den første tetningskontaktflaten 52. Den første tetningskontaktflaten 52 strekker seg bakover forbi det vertikale planet av bakflaten 42 i en ikke-bøyd stilling eller tilstand. Den utvendige kantflaten 54 strekker seg fra kontaktflate 52 med en vinkel fra det vertikale til den andre tetningsflaten 58. Den andre tetningsflaten er også avrundet til en buet flate. Den andre tetningsflaten 58 strekker seg radielt utover forbi den utvendige diameteren av seteringen 20 i den ikke-bøyde stillingen, på grunn av klaringen mellom den utvendige diameteren på seteringen 20 og sideveggen i forsenkningen 22.

Den innadrettede utstrekkende skråstilte flaten 60 dannes ved en vinkel (Fig. 3) fra det vertikale nedover til det buede krysset 62, som er avrundet med en buet flate. Overgangsflaten mellom den innvendige passasjen 14 og bakskulderen 42 har en skråstilt fasing eller skråfaset flate med en vinkel fra vertikalen, og bakenden av en utvendig vegg av seteringen 20 har en tilsvarende skråfaset eller faset flate (Fig.3).

Ved drift av den forliggende oppfinnelsen, når en belastning påføres, vil seteringen 20 bevege seg bakover og inn i forsenkningen 22, og den første tetningsflaten 52 kommer i kontakt med bakveggen 22a i forsenkningen. Ettersom seteringen 20 fortsetter sin bakoverrettet bevegelse, vil tetningsleppen 40 bøye seg forover mot resten av strukturen til seteringen 20. Bøyningen eller defleksjonen er i hovedsak elastisk og ikke-permanent. Den første metall-til-metall tetningen, ifølge den forliggende oppfinnelsen, dannes således mellom flate 52 og bakveggen 22a i forsenkningen 22.

Ettersom påførte krefter på seteringen 20 øker, etableres det kontakt mellom bakflaten 44 av seteringen 20 (Fig.5) og bakveggen 22a. På dette tidspunktet bøyer leppe 40 seg og flate 52 fortsetter i tetningsfeste med bakveggen 22a. Når bøyning av leppen skjer, vil den andre tetningsflaten 58 etablere kontakt mot innvendig sylindrisk vegg 22b i forsenkningen 22, hvilket danner den andre metall-til-metall tetningen ifølge den foreliggende oppfinnelsen.

Det vil kunne ses at sluseventilsetet seteringen 20 ifølge den foreliggende oppfinnelsen bøyer seg når den belastes med trykk på den lukkede slusen.

Sluseventilen 10 tilveiebringes med et flytende sete med statisk metalltetning med leppe 40 på setet til legemet eller bakoverrettede side på flate 52, så vel som på setet på sluse eller utoverside på flate 58. Strukturen på leppen 40 gjør at en metall-til-metall tetning dannes på disse to stedene når setet belastes på grunn av trykk når sluseventilen 10 er lukket.

Tetningene dannet ifølge den foreliggende oppfinnelsen er pålitelige under spesielt krevende forhold på grunn av de dannede metall-til-metall tetningene. Seteringen 20 ifølge den forliggende oppfinnelsen tilveiebringer således høyere pålitelighet og tillater bruk av sluseventil i et bredere anvendelsesområde.

Claims (16)

P A T E N T K R A V

1. Sluseventil (10), omfattende:

et legeme (12) med strømningspassasjer (14) med en felles strømningspassasjeakse som krysser et slusehulrom (16), der hver av strømningspassasjene har en forsenkning (22) dannet ved et skjæringspunkt mellom slusehulrommet og hver av strømningspassasjene, hver av forsenkningene har en sylindrisk innvendig vegg (22b) og en bakvegg (22a);

en sluse (24) som er bevegelig innen hulrommet vertikalt på strømningspassasjeaksen for åpning og lukning av strømningspassasjene;

en setering (20) som holdes i hver av forsenkningene, der hver av seteringene er aksialt bevegelige i forhold til forsenkningene mellom en fremre stilling og en bakre stilling og omfatter:

en frontende (36) for festing av slusen, hvilket skyver seteringene fra den fremre stillingen til bakre stillingen når slusen beveges i inngrep med seteringene;

en bakende (44) som er i avstand foran bakveggen av forsenkningen mens seteringen er i den fremre stillingen og i kontakt med bakveggen når seteringen er i den bakre stillingen;

en passasje (34) som har en langsgående akse og som strekker seg fra frontenden gjennom seteringen til bakenden;

en fleksibel leppe (40) dannet på seteringen ved bakenden, hvor den fleksible leppen har en bakre tetningsflate (52) dannet på denne som elastisk bøyer seg til tetningsfeste med bakveggen av forsenkningen når slusen beveger seteringen til bakre stillingen; og

den fleksible leppen har videre en utoverrettet tetningsflate (58) dannet på denne som elastisk bøyer seg for tetningsfeste med den sylinderiske innvendige veggen i forsenkningen når slusen beveger seteringen til den bakre stillingen.

2. Sluseventil ifølge krav 1, hvori:

den fleksible leppen strekker seg radielt utover og bakover i forhold til strømningspassasjeaksen; og

et plan inneholdende den bakre tetningsflaten er perpendikulær på strømningspassasjeaksen og er plassert bakenfor et plan som inneholder bakenden av seteringen mens seteringen er i fremre stilling.

3. Sluseventil ifølge krav 1, hvor den fleksible leppen har en tykkelse som avtar mellom en innvendig ende som forbinder seteringen og tetningsflatene.

4. Sluseventil ifølge krav 1, hvor tetningsleppen er i en ikke-bøyet tilstand mens den er i fremre stilling.

5. Sluseventil ifølge krav 1, hvor seteringen har en konstant ytre diameter fra frontenden til den fleksible leppen.

6. Sluseventil ifølge krav 1, hvor den fleksible leppen har en utvendig kantflate (54) som strekker seg mellom bakoverrettede og utoverrettede tetningsflater, og den utvendige kantflaten er flat og skråstilt med hensyn til strømningspassasjeaksen.

7. Sluseventil ifølge krav 1, hvor seteringen har et bakre sylindrisk hylseparti dannet på sin bakoverrettede ende og den fleksible leppen har en base som forbinder det bakre sylindriske hylsepartiet.

8. Sluseventil ifølge krav 7, hvor den utoverrettede tetningsflaten til den fleksible leppen har en ytre diameter større enn den ytre diameteren til seteringen når seteringen er i den bakre stillingen.

9. Sluseventil ifølge krav 1, hvor bakveggen (22a) er flat, og der seteringene i hver av forsenkningene omfatter:

et ringformet element med en frontendeflate (36) for festende inngrep av slusen;

en bakendeflate (44) på det ringformede elementet;

en boring (36) som strekker seg gjennom det ringformede elementet fra frontendeflate til bakendeflate;

en ringformet fleksibel leppe (40) dannet på det ringformede elementet og omslutter bakendeflaten, den fleksible leppen strekker seg bakover fra det ringformede elementet og har en første tetningsflate (52) dannet på denne for elastisk tetningsfeste med bakveggen i forsenkningen;

den fleksible leppen har en andre tetningsflate (58) dannet på denne for elastisk tetningsfeste med den sylinderiske innvendige veggen i forsenkningen;

hvori seteringene beveger seg aksialt i bakoverrettet retning i forsenkningene til en bakre stilling som reaksjon på å bli festet av slusen, den bakoverrettede bevegelsen får de fleksible leppene til elastisk øke i bøyning mot bakveggene i forsenkningene; og

seteringene beveger seg aksialt i fremoverretning fra den bakre stillingen som reaksjon på at porten beveges fra inngrep med seteringene, den fremoverrettede bevegelse får de fleksible leppene til elastisk avta i bøyning mot bakveggene i forsenkningene.

10. Sluseventil ifølge krav 9, hvor hver av de ringformede elementene har en sylindrisk ytre diameteroverflate som er konstant fra frontenden til tetningsleppen.

11. Sluseventil ifølge krav 10, hvor den andre tetningsoverflaten til den fleksible leppen av hver av de ringformede elementer har en ytre diameter som er større enn den ytre diameteroverflate mens hver av seteringene er i den bakre stillingen.

12. Sluseventil ifølge krav 9, hvor mens hver av tetningsleppene er i en ikkebøyet tilstand, er den første tetningsflaten til hver av de fleksible lepper bakenfor et plan som inneholder den bakre endeflate til det ringformede elementet.

13. Sluseventil ifølge krav 9, hvor et plan som inneholder den første tetningsoverflate til hver av tetningsleppene er perpendikulær til strømningspassasjeaksen og plassert bakenfor et plan som inneholder den bakre endeflate før tetningsleppene bringes i kontakt med endeveggene.

14. Sluseventil ifølge krav 9, hvor den fleksible leppen har en utvendig kantflate (54) som strekker seg mellom første og andre tetningsflater, og den utvendige kantflaten er flat fra den første tetningsoverflaten til den andre tetningsoverflaten og skråstilt med hensyn til strømningspassasjeaksen.

15. Sluseventil ifølge krav 9, hvor det ringformede elementet har et bakre sylindrisk hylseparti som definerer bakendeflaten, og den fleksible leppen er dannet på det bakre sylindriske hylsepartiet.

16. Sluseventil ifølge krav 9, hvor en buet overgangsflate (48) dannes mellom bakendeflaten og et indre basisparti av den fleksible leppen.