NO343413B1 - Utskiftbart flytende sluseventilsete og fremgangsmåte for tetning - Google Patents

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

1. Teknisk område

[0001] Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt sluseventiler av platetype, og, mer spesielt, en utskiftbar pakning for tetning mellom et flytende sluseventilsete og et sluseventillegeme.

2. Kort beskrivelse av beslektet teknikk

[0002] En typisk sluseventil som brukes i forbindelse med olje- og gassproduksjon, har et legeme med en gjennomgående strømningspassasje. Strømningspassasjen krysser et sentralt hulrom. Seteringer er plassert i forsenkerboringer dannet i strømningspassasjen ved skjæringen mellom strømningspassasjen og hulrommet. En port vil bevege seg variabelt gjennom det sentrale hulrommet for å blokkere strømningspassasjen. Tetningsringene overspenner et gap mellom ventillegemet og porten for å hindre fluid fra å strømme omkring porten når porten blokkerer strømningspassasjen.

[0003] Setene har pakninger som tetter setet mot forsenkningsboringen i strømningspassasjen. Disse pakningene hindrer innstrømming av fluid fra strømningspassasjen eller kammeret i legemet til den nedstrøms strømningspassasje. Når porten er åpnet, har pakningene ingen funksjon. Når porten er lukket, kan pakningene tette kammeret enten på oppstrømssiden eller nedstrømssiden for å hindre strømming av fluid forbi porten. Noen pakninger flyter i forsenkningsboringen mellom ventillegemet og porten. Disse flytende pakningene kan tilveiebringe forbedrede tetningskarakteristikker ettersom pakningen er bedre i stand til å tette mot både ventillegemet og porten når porten beveges gjennom hulrommet. Dette skyldes setets evne til å justere seg til stillingen til porten som reaksjon på bevegelse av porten gjennom hulrommet.

[0004] Typiske tetninger eller pakninger er laget av et termoplastisk materiale eller elastomermateriale og er ikke særlig holdbare i omgivelser med høyt trykk, ekstrem høy temperatur eller ekstremt lav temperatur. I omgivelser med høyt trykk, opprettholder f.eks. termoplastiske materialer ikke en pålitelig tetning mellom ventillegemet og tetningsringen. I omgivelser med høy temperatur eller lav temperatur, opprettholder likeledes de termoplastiske pakningene ikke en pålitelig tetning og brytes hurtig ned. Ved ekstremt høye temperaturer og trykk vil f.eks.

termoplastiske pakninger eller elastomerpakninger begynne å skalle av ved kontaktpunkter med setet og ventillegemet. Avskallingen bryter hurtig ned pakningen og gjør at pakningene slites forholdsvis raskt. Denne hurtige svikttakten betyr at fluidet vil strømme forbi pakningene og hindre at tetnings- og seteenheten oppfyller sin funksjon. Utskifting av tetninger er følgelig nødvendig i løpet av sluseventilens og sluseventilsetets levetid. En typisk pakning er integrert med setet. Når pakningen blir skadet eller begynner å bli slitt forbi det punktet hvor tetningen er effektiv, må følgelig hele setet skiftes ut for å erstatte tetningen.

Utskifting av hele setet er kostbart og tidkrevende.

[0005] Patentet US 8662473 B2 beskriver en portventil som inkluderer et flytende portventilsete som påvirker tetning mellom en port av en portventil og et portventillegeme ved hjelp av en metalltetning.

[0006] For å overvinne problemene med elastomere tetninger, anvender noen sluseventiler metalltetninger mellom sluseventillegemet og sluseventilsetene. Selv om metallpakninger overvinner problemene med elastomere pakninger, er metallpakninger ute av stand til å bli brukt i en flytende setekonfigurasjon. Dette er fordi metallpakninger blir presset inn i tettende kontakt mellom setet og ventillegemet i en interferenspasning. Hvis setet skulle bevege seg for å opprettholde kontakt med sluseventilen, ville metalltetningen mellom setet og legemet bli frigjort fra trykket fra interferenspasningen og ikke lenger opprettholde en tetning. Metalltetninger er i tillegg vanligvis i ett stykke med ventilsetet og når pakningene slites ut, må hele sete- og tetningsenheten byttes ut med store tidsmessige og økonomiske kostnader.

[0007] Fluid som føres gjennom sluseventiler, kan ofte inneholde partikler og avfall, slik som sand. Konvensjonelle pakninger er vanligvis ute av stand til å håndtere slike partikler på en effektiv måte. Hvis partikler blir fastkilt mellom pakningen og setet eller pakningen og ventillegemet, kan partiklene gjøre det mulig for fluid å strømme forbi tetningen. Slikt avfall og slike partikler kan videre ha en negativ innvirkning på portens og pakningens evne til å operere som tilsiktet og noen ganger tillate passasje av fluid nedstrøms.

[0008] Det er derfor behov for en utskiftbar setepakning for sluseventiler for høytrykks-omgivelser som gir en pålitelig tetning ved både ekstremt høye og lave temperaturer samtidig som de virker som partikkelsperre.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

[0008] Disse og andre problemer blir generelt løst eller omgått, og tekniske fordeler blir vanligvis oppnådd ved hjelp av foretrukne utførelsesformer av foreliggende oppfinnelse som tilveiebringer en utskiftbar setepakning for en flytende sluseventil, samt en fremgangsmåte for bruk av denne.

[0009] I henhold til en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse, er et sluseventilsete som omgir en passasje dannet gjennom et sluseventillegeme beskrevet. Sluseventilsetet innbefatter et rørformet legeme med en flate for kontakt med en port og en ytre ende som strekker seg inn i en forsenkerboring dannet i sluseventillegemet. En ringformet, sylindrisk overflate av det rørformede legeme, definerer en fordypning som strekker seg innover fra den ytre ende av det rørformede legeme. Sluseventilsetet innbefatter et fjærorgan som har et sylindrisk parti som passer på den sylindriske overflaten til fordypningen og et ben som har en fri ende for anslag mot en skulder i forsenkerboringen. Sluseventilsetet innbefatter også en metall-mot-metall-tetning mellom det sylindriske partiet av fjærorganet og den sylindriske overflaten til fordypningen, og tetningen er plassert i en fordypning som befinner seg i fjærorganet.

[0010] I henhold til en annen utførelsesform av foreliggende oppfinnelse, er det beskrevet en sluseventil med en strømningspassasje som krysses av et kammer som inneholder en port og en forsenkerboring utformet i strømningspassasjen. Sluseventilsetet innbefatter et rørformet legeme med en flate for kontakt med en port og en ytre ende for plassering i forsenkerboringen og en ringformet, sylindrisk overflate som definerer en fordypning som strekker seg innover fra den ytre enden av det rørformede legeme. Et fjærorgan passer på den sylindriske overflaten til en fordypning i det rørformede legeme. Fordypningen strekker seg innover fra den ytre enden av det rørformede legeme. Fjærorganet innbefatter også et stumpkjegleformet ben med en fri ende for anslag mot en skulder i forsenkerboringen. Sluseventilsetet innbefatter også en metall-mot-metall-tetning mellom det sylindriske partiet av fjærorganet og den sylindriske overflaten til fordypningen. Det rørformede legeme til sluseventilsetet er innrettet for å passe løst i forsenkerboringen for aksial bevegelse i forhold til en akse for passasjen.

[0011] I henhold til nok en annen utførelsesform av foreliggende oppfinnelse, er det beskrevet en fremgangsmåte for tetning omkring en setering i en sluseventil. Fremgangsmåten omfatter å tilveiebringe et rørformet legeme med en flate for kontakt med en port, en ytre ende for plassering i forsenkerboringen og en ringformet, sylindrisk overflate som definerer en fordypning som strekker seg fremover fra den ytre enden. Ifølge fremgangsmåten passer så et fjærorgan med et sylindrisk parti på den sylindriske overflaten til fordypningen og ligger an mot et stumpkjegleformet ben som har en fri ende mot en skulder i forsenkerboringen. Fremgangsmåte skaper en metall-mot-metall-tetning mellom det sylindriske partiet av fjærorganet og den sylindriske overflaten til fordypningen, og så tilpasser fremgangsmåten legemet til å passe løst inn i forsenkerboringen for aksial bevegelse i forhold til en akse for passasjen.

[0012] I henhold til nok en annen utførelsesform av foreliggende oppfinnelse er det beskrevet en fremgangsmåte for tetting i en sluseventil med et legeme, et kammer i legemet, en passasje som krysser gjennom legemet og kammeret, og en port med en boring som selektivt er innrettet med passasjen, bevegelig plassert inne i kammeret. Fremgangsmåten omfatter å tilveiebringe en ringformet setering med en innvendig ende med en flate for kontakt med porten, en ytre ende for plassering i en forsenkerboring i legemet og som omgir passasjen og er tilstøtende kammeret, og en ringformet fordypning dannet på en overflate av seteringen og som strekker seg aksialt fra den ytre enden. Fremgangsmåten omfatter videre å tilveiebringe et fjærorgan med et ringformet fundamentparti som er hovedsakelig koaksial med passasjen, og et ringformet benparti med en utvendig diameter som strekker seg fra en sidekant av fundamentpartiet, en innvendig diameter satt radialt innover fra fundamentpartiet, og som har et frustokonisk tverrsnitt.

Fremgangsmåten omfatter videre å montere fjærelementet på seteringen slik at fundamentpartiet er satt i den ringformede fordypningen og en innvendig diameter av benpartiet er aksialt satt tilbake fra den ytre enden av seteringen i en retning vekk fra den indre enden av seteringen. Fremgangsmåten omfatter videre å sette seteringen inn i kammeret slik at den ytre enden av seteringen strekker seg inn i forsenkningsboringen, og slik at benpartiet er i tettende kontakt med en plan flate i forsenkningsboringen, og å tette mellom fundamentpartiet og seteringen med en hul O-ring i metall.

[0013] En fordel ved en foretrukket utførelsesform er at de beskrevne utførelsesformene tilveiebringer en metalltetning for bruk med et flytende sluseventilsete. Tetningen kan i tillegg skiftes ut uten å endre tetningsgeometrien. Tetningen er også brukbar ved høyt trykk og høye og lave temperaturomgivelser. De beskrevne utførelsesformene kan dessuten tilveiebringe en partikkel-utelukkelsesfunksjon.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0013] For å forstå hvordan trekkene, fordelene og formålene med oppfinnelsen, samt andre som vil fremgå tydelig, blir oppnådd og forstås mer detaljert, blir en mer detaljert beskrivelse av oppfinnelsen som er oppsummert ovenfor, fås under henvisning til de utførelsesformene av oppfinnelsen som er illustrert på de vedføyde tegningene som utgjør en del av denne spesifikasjonen. Det skal imidlertid bemerkes at tegningene bare illustrerer en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen og derfor ikke er å betrakte som begrensende for oppfinnelsens omfang ettersom denne kan tillate andre like effektive utførelsesformer.

[0014] Fig.1 illustrerer en tverrsnittsskisse gjennom et eksempel på en sluseventil i samsvar med en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse.

[0015] Fig.2 illustrerer en tverrsnittsskisse av et eksempel på en setering for bruk sammen med sluseventilen på fig.1.

[0016] Fig.3 illustrerer en tverrsnittsskisse gjennom en alternativ setering.

[0017] Fig.4 illustrerer en tverrsnittsskisse gjennom sluseventilen på fig.1 som anvender de eksempler på seter som er vist på fig.3.

[0018] Fig.5 illustrerer et tverrsnitt gjennom sluseventilen på fig.1 som anvender setene på fig.2 og fig.3.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSESFORMEN

[0019] Den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet mer fullstendig i det følgende med henvisning til de vedføyde tegningene som illustrerer utførelsesformer av oppfinnelsen. Denne oppfinnelsen kan imidlertid utformes på mange forskjellige måter og skal ikke oppfattes som begrenset til de illustrerte utførelsesformene som er angitt her. Disse utførelsesformene er i stedet tilveiebrakt slik at denne beskrivelsen skal oppfattes som grundig og fullstendig og skal gi fagkyndige på området en forståelse av det fullstendige omfanget av oppfinnelsen. Like henvisningstall refererer til like elementer på de forskjellige figurene, og hvis det brukes merkede tall, så indikerer det like elementer i alternative utførelsesformer.

[0020] I den følgende diskusjon, blir det fremsatt mange spesielle detaljer for å gi en grundig forståelse av foreliggende oppfinnelse. Det vil imidlertid være opplagt for fagkyndige på området at foreliggende oppfinnelse kan praktiseres uten slike spesielle detaljer. Videre er detaljer vedrørende ventilkonstruksjonen, virkemåten, bruken og lignende for det meste blitt utelatt ettersom slike detaljer ikke anses nødvendige for å oppnå en fullstendig forståelse av foreliggende oppfinnelse, og anses å være innenfor kunnskapsområdet til vanlig fagkyndige personer på området.

[0021] Det vises til fig.1, hvor ventilen 11 er en standard sluseventil. Ventilen 11 har et legeme 13 og en strømningspassasje 15 som strekker seg transversalt gjennom legemet 13. Ventilen 11 har en port 17, 17' med et gjennomgående hull 19. Porten 17 kan være utformet i ett stykke eller to stykker. Som illustrert, kan porten 17 være delt i to plater, 17 og 17'. Hver plate i porten 17 må enten være åpen eller lukket samtidig. Porten 17 er vist i den åpne stillingen på fig.1. Ventilen 11, som er vist på fig.1, er en ventil av en type med ikke-stigende spindel, men denne oppfinnelsen kan imidlertid like godt brukes på ventiler med stigende spindel. Når porten 17 er i den åpne stillingen, er hullet 19 i porten 17 innrettet med strømningspassasjen 15 i ventilen for derved å tillate strømming gjennom ventilen 11. Når porten 17 er lukket, er hullet 19 ikke lenger innrettet med strømningspassasjen 15 og blokkerer strømming av fluid gjennom passasjen 15. En spindel 29, som når den roteres, vil få porten 17 til å bevege seg mellom de åpne og lukkede stillingene. Et håndtak 31 blir anvendt for å rotere spindelen 29. En konvensjonell pakningsenhet 33 tilveiebringer tetning for spindelen 29.

[0022] Strømningspassasjen 15 krysser et sentralt hulrom eller kammer 21 som befinner seg i legemet 13. En forsenkerboring er dannet i strømningspassasjen 15 ved hver skjæring med kammeret 21. Forsenkerboringen har en sylindrisk forsenkerboringsvegg 23 som har en ytre ende som slutter i en forsenkerboringsskulder 25. Forsenkerboringsskulderen 25 er perpendikulær til aksen for strømningspassasjen 15. En setering 27, som beskrives mer detaljert nedenfor, under henvisning til fig.2, befinner seg i hver forsenkerboring.

[0023] Det vises til fig.2, hvor hver setering 27 er et sylindrisk, rørformet organ med en gjennomgående setepassasje 28. Setepassasjen 28 har en diameter omtrent lik diameteren av stømningspassasjen 15 og hullet 19. Pakningsringen 27 definerer en skrånende overflate 35 ved en ende i nærheten av porten 17. Ved en kant ved siden av legemet 13 og i nærheten av skulderen 25, definerer seteringen 27 videre en ringformet setelegemefordypning 37. Setelegemefordypningen 37 strekker seg fra den ytre enden 38 av seteringen 27 innover til skulderen 39. Fordypningen 37 har en mindre diameter enn den ytre diameteren til seteringen 27.

[0024] Hver setering 27 kan innbefatte en valgfri tetning 41. Et eksempel på en tetning 41 er en hul metallring laget av et passende tetningsmateriale for den spesielle bruken av tetningsringen 27. Tetningen 41 plasseres slik at tetningen 41 ligger an mot skulderen 39 og den sylindriske fordypningen 37, for derved å bevirke en tetning mellom kontaktflatene. På denne måten kan tetningen 41 tilveiebringe en del av en metall-mot-metall-tetning mellom seteringen 27 og legemet 13.

[0025] Hver setering 27 innbefatter et fjærorgan 43. Fjærorganet 43 er et ringformet organ med en tilnærmet L-formet profil som strekker seg over lengden av setelegeme-fordypningen 37 og har et benparti 45 innskutt mellom en ytre ende 38 av seteringen 27 og skulderen 25 i legemet 13. Et eksempel på et fjærorgan 43, er laget av en nikkel/krom-legering med høy ytelse, slik som Inconel® 718 eller 625+. Fjærorganet 43 kan ha en fjærkraft tilstrekkelig til å forbelaste tetningen mellom den ytre enden 38 av setet 27 og legemet 13 og opprettholder tetningen i situasjoner med lavt trykk. Fjærorganet 43 vil f.eks. ha en fjærkraft lik den kraften som er nødvendig for å bevege seteringen 27 aksialt innover mot porten 17 pluss ytterligere 10 psi. Benpartiet 45 til fjærorganet 43 er skråstilt i forhold til et plan perpendikulært til aksen i passasjen 15. Hellingen tillater en fri ende 46 av leggpartiet 45 å kontakte skulderen 25. Benet 45 omfatter følgelig en kjeglestumpformet overflate med den konkave siden av den koniske overflaten som vender aksialt innover mot porten 17. Den åpningen som defineres av den konvekse siden av benet 45, er mindre enn diameteren til det sylindriske partiet 44 av fjærorganet 43 som passer på fordypninger 37. Fjærorganet 43 definerer en ringformet fordypning ved en indre ende av fjærorganet 43 i nærheten av tetningen 41. Fjærorganet 43 tilveiebringer en fjærkraft som skyver seteringen 27 mot porten 17 for å opprettholde en energisert tetning med portorganet 17. I tillegg, opprettholder fjærorganet 43 trykk på tetningen 41 og danner en metallmot-metall-tetning ved kontaktpunktet mellom benpartiet 45 av fjærorganet 43 og skulderen 25.

[0026] Under drift, når porten 17 er i den åpne stillingen, strømmer fluid gjennom strømningspassasjen 15, og tetningen 41 og fjærorganet 43 vil ikke utføre noen funksjon. Fluid er i stand til å kommunisere forbi flaten til seteringen 27 og porten 17 for derved å resultere i null differansetrykk over tetningen og seteorganene. Når porten 17 blir beveget til den lukkede stillingen, vil fluidtrykket mot porten 17 skyve porten 17 bort fra tetningsgrenseflaten mellom oppstrømssiden av porten 17 og seteringen 27. Som reaksjon på dette, vil fjærorganet 43 reagere mot skulderen 25 for å skyve seteringen 27 mot porten 17, for å opprettholde tetningen. I tillegg vil fjærorganet 43 utøve en reaktiv kraft mot tetningen 41 slik at tetningen 41 vil opprettholde kontakt med setelegemet 27 for å hindre passasje av fluid forbi seteringen 27 inn i hulrommet 21 og omkring porten 17. Etter hvert som fluidtrykket øker på oppstrømssiden av porten 17, vil fluid forsøke å skyve seg forbi fjærorganet 43, men fordi fjærorganet 43 skrår bort fra seteringen 27 mot passasjen 15 og er i kontakt med skulderen 25, vil fluid skyve mot en del av fjærorganet 43 som vender mot setet 27 for derved å skape en trykktetning ved fjærorganet 43 som øker fluidtrykket.

[0027] På lignende måte virker fjærorganet 43 og setet 27 som en partikkelsperre. Etter hvert som fluid forsøker å skyve forbi fjærorganet 43, vil partikler oppløst i fluidet i passasjen 15 bli dirigert mot benpartiet 45 på fjærorganet 43 av det økende fluidtrykket foran porten 17. Partiklene vil bli anbrakt inne i det V-formede ringrommet mellom ventilsetet 27 og benpartiet 45 på fjærorganet 43 for derved å bli innfanget fra passasjestrømmingen. Denne prosessen vil hindre passasje av disse partiklene lenger nedstrøms hvor de kan hindre tetningsdannelsen ved andre rørledningsanordninger eller objekter som har lavere toleranser for suspenderte partikler inne i håndterte fluider.

[0028] I utførelseseksempelet, kan tetningen 41 og fjærorganet 43 skiftes ut når de er skadet eller utslitte. Først kan en operatør maskinere ut det slitte eller skadde fjærorganet 43 og tetningen 41. Deretter regulerer operatøren seteringen 27 til en temperatur som gjør det mulig å redusere setegeometrien. I utførelseseksempelet svarer den reduserte setegeometrien til en reduksjon på fra 0,0002 til 0,0005 tommer på radial basis. Samtidig varmer operatøren opp pakningen 45 for å øke diameterstørrelsen til pakningen 41. Operatøren fører så pakningen 41 omkring setet 27 slik at setet 41 vil gli over overflaten 38 og støte mot skulderen 39, som vist på fig.2. Operatøren innfører så fjærorganet 43 i fordypningen 37 i setelegemet som vist på fig.2. Etter hvert som hver del vender tilbake til omgivelsestemperaturen, bli en krympepasning mellom tetningen 41 og seteringen 27 oppnådd. Utskifting av tetningen 41 og seteorganet 43 uten å endre geometrien til seteringen 27 eller å kreve en utskifting av selve seteringen 27, kan dermed oppnås.

[0029] I en alternativ utførelsesform som er vist på fig.3, kan seteringen 27 være modifisert som setering 27'. I likhet med seteringen 27 på fig.1 og fig.2, er seteringen 27' plassert i hver forsenkerboring i legemet 13 ved kammeret 21 og passasjen 15. Hver setering 27' er et rørformet, sylindrisk organ med en gjennomgående tetningspassasje 28'. Tetningspassasjen 28' har en diameter omtrent lik diameteren for strømningspassasjen 15 og hullet 19. Seteringen 27' definerer en avskrådd overflate 35' ved en ende i nærheten av porten 17 og passasjen 15. Ved en kant ved siden av passasjen 15 og i nærheten av skulderen 25, definerer seteringen 27' videre en setelegeme-fordypning 37'. Fordypningen 37' i seteringen strekker seg fra den indre diameteren til overflaten av seteringen 27' og til i nærheten av passasjen 15 innover fra den ytre enden 38' til skulderen 39'.

[0030] Hver setering 27' kan innbefatte en valgfri tetning 41'. Et eksempel på en tetning 41' er en hul O-ring av metall laget av et passende tetningsmateriale egnet for den spesielle bruken av tetningsringen 27'. Tetningen 41' plasseres slik at tetningen 41' ligger an mot skulderen 39' ved skjæringen mellom skulderen 39' og overflaten 38' i kontakt med både skulderen 39' og overflaten 38' for derved å bevirke en tetning mellom kontaktflatene. På denne måten kan tetningen 41' tilveiebringe en del av en metall-mot-metall-tetning mellom seteringen 27' og legemet 13.

[0031] Hver setering 27' innbefatter et fjærorgan 43'. Fjærorganet 43' er et ringformet organ med en tilnærmet L-formet profil som strekker seg over lengden av fordypningen 37' og har et stumpkjegleformet benparti 45' innskutt mellom seteringen 27' og skulderen 25 i legemet 13, idet benpartiet 45' strekker seg bort fra aksen til passasjen 15. Det konkave partiet av den koniske overflaten på benet 45' vender utover. Et eksempel på et fjærorgan 43' er laget av en nikkel/kromlegering med høy ytelse slik som Inconel® 718 eller 625+. Fjærorganet 43' kan ha en fjærkraft tilstrekkelig til å forhåndsbelaste tetningen mellom setet 27' og legemet 13 og opprettholde tetningen i situasjoner med lave trykk. Fjærorganet 43' vil f.eks. ha en fjærkraft lik den kraften som er nødvendig for å bevege seteringen 27' mot porten 17 pluss en ytterligere kraft på 10 psi. Benpartiet 45' på fjærorganet 43' danner en vinkel som skråner mot et plan perpendikulært til passasjens 15 akse for å tillate en fri ende 46' av benpartiet 45' og komme i kontakt med skulderen 25. Fjærorganet 43' definerer en ringformet fordypning 47' ved en indre ende av fjærorganet 43 i nærheten av tetningen 41'. Fjærorganet 43' tilveiebringer en fjærkraft som skyver seteringen 27' mot porten 17 for å opprettholde en energisert tetning med portorganet 17. I tillegg opprettholder fjærorganet 43' trykket på tetningen 41' og danner en metall-mot-metall-tetning ved kontaktpunktet mellom benpartiet 45' på fjærorganet 43' og skulderen 25.

[0032] Under drift, som vist på fig.4, når porten 17 er i den åpne stillingen, strømmer fluid gjennom strømningspassasjen 15, og tetningen 41' og fjærorganet 43' vil ikke utføre noen funksjon. Fluid er i stand til å kommunisere forbi flaten til seteringen 27' og porten 17, noe som resulterer i null trykkdifferanse over tetningen og seteorganene. Når porten 17 blir beveget til den lukkede stillingen, vil fluidtrykk mot porten 17 skyve porten 17 bort fra den tettende grenseflaten mellom oppstrømssiden av porten 17 og seteringen 27'. Som en respons, vil fjærorganet 43' reagere mot oppstrømsskulderen 25 for å skyve seteringen 27' mot porten 17. Fordi benpartiet 45' på fjærorganet 43' er vinklet bort fra passasjen 15, kan imidlertid fluid strømme mellom fjærorganet 43' forbi anslagsflatene til seteringen 27' og legemet 13, og inn i kammeret 21. Ved oppstrømssiden vil fluid strømme forbi porten 17 og mot den nedstrøms seteringen 27'. Den nedstrøms seteringen 27' vil virke på en måte lik den oppstrøms seteringen 27 på fig.1 og fig.2.

[0033] Fjærorganet 43' vil reagere mot nedstrømsskulderen 25 for å skyve den nedstrøms seteringen 27' mot porten 17. I tillegg vil fjærorganet 43' utøve en reaktiv kraft mot tetningen 41' slik at tetningen 41' vil opprettholde kontakt med setelegemet 27' for å hindre passasje av fluid forbi seteringen 27' inn i nedstrømspassasjen 15. Etter hvert som fluidtrykket øker inne i kammeret 21, vil fluid forsøke å skyve forbi fjærorganet 43'; fordi fjærorganet 43' er vinklet bort fra passasjen 15 og er i kontakt med den nedstrøms skulderen 25, vil imidlertid fluid skyve mot det partiet av fjærorganet 43' som vender mot setet 27', idet dette skaper en trykktetning ved fjærorganet 45' som øker med økt fluidtrykk.

[0034] På en lignende måte, virker det nedstrøms fjærorganet 43' og setet 27' som en partikkelsperre. Etter hvert som fluid forsøker å skyve forbi fjærorganet 43', vil partikler suspendert i fluidkammeret 21 bli dirigert mot benpartiet 45' på fjærorganet 43' ved å øke fluidtrykket. Partiklene vil bli lagret i det V-formede ringrommet mellom ventilsetet 27' og benpartiet 45' på fjærorganet 43' for derved å bli innfanget fra strømningspassasjen. Denne prosessen vil hindre passasje av disse partiklene videre nedstrøms hvor de kan hindre tetningsdannelse ved andre rørledningsanordninger eller objekter som har lavere toleranser for suspenderte partikler i håndtert fluider.

[0035] Seteringene 27 og fjærorganene 43 vil generelt bli montert inne i ventilen 11 slik at både de oppstrøms og nedstrøms benpartiene 45 på fjærorganene 43 vil vende mot passasjen 15 som på fig.1 og fig.2, eller vende mot kammeret 21 som på fig.3 og fig.4. Dette vil muliggjøre tetning ved enten den oppstrøms seteringen 27 (fig.2) eller den nedstrøms seteringen 27' (fig.3). I det tilfelle at fluidstrømming blir reversert gjennom utførelsesformene på fig.1 eller fig.4, vil seteringene 27 på fig. 1 og seteringene 27' på fig.4 opprettholde en effektiv tetning. Alternative utførelsesformer kan imidlertid innbefatte en setering 27' på oppstrømssiden av porten 17 og en setering 27' som vist på fig.5. Seteringen 27 innbefatter komponentene i og virker som seteringen 27 på fig.1 og fig.2. Seteringen 27' innbefatter likeledes komponentene i og virker som seteringen 27' på fig.3 og fig.4. På denne måten kan kammeret 21 tettes mot passasjen 15 på oppstrømssiden av porten 17, og i det tilfelle at fluid fyller kammeret 21, vil seteringen 27' tette den nedstrøms passasjen 15 fra kammeret 21. Hvis imidlertid fluidstrømmingen blir reversert i utførelsesformen på fig.5, vil ingen av setene tilveiebringe en effektiv tetning.

[0036] De beskrevne utførelsesformene til veiebringer følgelig mange fordeler i forhold til tidligere kjente anordninger for tetting av et sluseventilsete. I motsetning til konvensjonelle termoplastiske pakninger opprettholder de beskrevne utførelsesformene, for eksempel tetningsintegriteten i omgivelser med høyt trykk ved både høye temperaturer og lave temperaturer. I tillegg tilveiebringer de beskrevne utførelsesformene en sandsperre-funksjon. De beskrevne utførelsesformene tilveiebringer videre betydelige kostnadsbesparelser i forhold til konvensjonelle seteringtetninger som krever utskifting av hele seteringen når den blir skadet eller betydelig slitt. I motsetning til tidligere kjente tetninger tilveiebringer de beskrevne utførelsesformene en metalltetning for et flytende sete i en sluseventil. Metalltetningen er en tetning med høyere styrke som ofte varer lenger enn konvensjonelle tetningsanordninger.

Claims (17)

PATENTKRAV

1. Sluseventilsete (27) som omgir en passasje (15) dannet gjennom et sluseventillegeme (13), omfattende:

et rørformet legeme (27) med en flate for kontakt med en port (17) og en ytre ende (38) som strekker seg inn i en forsenkerboring dannet i sluseventillegemet (13), k a r a k t e r i s e r t v e d;

en ringformet, sylindrisk overflate som definerer en fordypning (37) som strekker seg innover fra den ytre enden (38) av det rørformede legeme (27);

et fjærorgan (43) med et sylindrisk parti (44) som passer på den sylindriske overflaten av fordypningen (37), og et ben (45) som har en fri ende for anslag mot en skulder (25) i forsenkerboringen;

en metall-mot-metall-tetning (41) mellom det sylindriske partiet (44) av fjærorganet (43) og den sylindriske overflaten til fordypningen (37); og tetningen (41) er plassert i en fordypning (47) som befinner seg i fjærorganet (43).

2. Sluseventilsete (27) ifølge krav 1, hvor benet (45) har en stumpkjegleformet utforming.

3. Sluseventilsete (27) ifølge krav 1, hvor fordypningen (37) i det rørformede legeme (27) har en skulder (39) som vender utover, og tetningen (41) er plassert ved skulderen (39).

4. Sluseventilsete (27) ifølge krav 1, hvor tetningen (41) er plassert i en fordypning (47) i fjærorganet (43) på en ende av fjærorganet (43) på motsatt side av benet (45).

5. Sluseventilsete (27) ifølge krav 1, hvor det rørformede legeme (27) er innrettet for å passe løst i forsenkerboringen for aksial bevegelse i forhold til en akse for passasjen (15).

6. Sluseventilsete (27) ifølge krav 1, hvor fordypningen (37) i det rørformede legeme (27) er lokalisert på en utside av det rørformede legeme (27).

7. Sluseventilsete (27) ifølge krav 6, hvor benet (45) strekke seg fra det sylindriske partiet (44) mot en akse for det rørfomede legeme 27).

8. Sluseventilsete (27) ifølge krav 1, hvor fordypningen (37) på det rørformede legeme (27) er lokalisert i en innside av det rørformede legeme (27).

9. Sluseventilsete (27) ifølge krav 8, hvor benet (45) strekker seg fra et sylindrisk parti (44) bort fra en akse av det rørformede legeme (27).

10. Sluseventilsete (27) ifølge krav 1, hvor det sylindriske partiet (44) av fjærorganet (43) har en indre diameter som innledningsvis er mindre enn den ytre diameteren til den ringformede, sylindriske overflaten til fordypningen (37) i det rørformede legeme (27) slik at fjærorganet (43) passer på det rørformede legeme (27) ved hjelp av en interferenspasning for å påføre en radial forbelastningskraft mot metall-mot-metall-tetningen (41).

11. Sluseventil (11) omfattende: et legeme (13) med et kammer (21);

en passasje (15) som krysser legemet (13) og kammeret (21);

en port (17) bevegelig i kammeret (21) og som har en boring (19) i porten (17) som selektivt kan innrettes med passasjen (15) k a r a k t e r i s e r t v e d;:

ringformede forsenkerboringer som omgir passasjen i (15) et parti av legemet (13) tilstøtende kammeret (21), idet hver har en kurvet sidevegg (23) som strekker seg aksialt fra en plan flate;

ringformede setetetninger (27) hovedsakelig koaksialt med passasjen (15) idet hver har en innvendig ende i kontakt med porten (17), og en ytre ende (38) satt inn i én av forsenkerboringene;

ringformede fordypninger (33) på ytre ender av setetetningene (27); fjærelementer (43), som hvert har et ringformet fundamentparti (44) satt inn i én av fordypningene (37) hovedsakelig koaksialt med passasjen (15), og et ringformet benparti (45) med en utvendig diameter forbundet med en aksial ende av fundamentpartiet (44) og en innvendig diameter i tettende kontakt med én av de plane overflatene; og

metall-mot metalltetninger plassert i fordypninger i hvert av fjærelementene (43).

12. Sluseventil (11) ifølge krav 1, hvori hver av fordypningene (37) har en skulder (39) som vender utover, og tetningen (41) er plassert ved skulderen (39).

13. Sluseventil (11) ifølge krav 1, hvor fordypningene er plassert på ender av fundamentpartiet (44) motsatt av benene (45).

14. Sluseventil (11) ifølge krav 11, hvor:

fordypningene (37’) er plassert på utsider (38) av setetetningene (27); og benenee (45) strekker mot en akse av setetetningene (27).

15. Sluseventil (11) ifølge krav 11, hvor:

fordypningene (37) er plassert i innsidene setetetningene (27’); og benene (45’) strekker seg fra det fundamentpartiene (44) bort fra en akse til setetetningene (27’).

16. Fremgangsmåte for tetting i en sluseventil (11) med et legeme (13), et kammer (21) i legemet (13), en passasje (15) som krysser gjennom legemet (13) og kammeret (21), og en port med en boring (19) som selektivt er innrettet med passasjen (15), bevegelig plassert inne i kammeret (21),

k a r a k t e r i s e r t v e d at:

fremgangsmåten omfatter:

(a) å tilveiebringe en ringformet setering (27) med en innvendig ende med en flate for kontakt med porten (17), en ytre ende (38) for plassering i en forsenkerboring i legemet (13) og som omgir passasjen (15) og er tilstøtende kammeret (21), og en ringformet fordypning (37) dannet på en overflate av seteringen (27) og som strekker seg aksialt fra den ytre enden (38);

(b) å tilveiebringe et fjærorgan (43) med et ringformet fundamentparti (44) som er hovedsakelig koaksial med passasjen (15), og et ringformet benparti (45) med en utvendig diameter som strekker seg fra en sidekant av fundamentpartiet (44), en innvendig diameter satt radialt innover fra fundamentpartiet (44), og som har et frustokonisk tverrsnitt;

c) montere fjærelementet (43) på seteringen (27) slik at fundamentpartiet (44) er satt i den ringformede fordypningen (37) og en innvendig diameter av benpartiet (45) er aksialt satt tilbake fra den ytre enden av seteringen (27) i en retning vekk fra den indre enden av seteringen (27);

d) sette seteringen (27) inn i kammeret (21) slik at den ytre enden av seteringen (27) strekker seg inn i forsenkningsboringen, og slik at benpartiet er i tettende kontakt med en plan flate i forsenkningsboringen; og

e) tette mellom fundamentpartiet (44) og seteringen (27) med en hul O-ring (41)i metall.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, hvori fordypningen er utformet på enten den utvendige overflaten av seteringen (27) og/eller en innvendig overflate av seteringen (27).