NO801897L - Fastspenningsanordning. - Google Patents

Description

Ulike industrier gjør bruk av væskeapperatur av forskjellige typer og dimensjoner, f.eks. ventiler, som krever tes-

ting for å kunne bestemme deres styrke, tilvirkningsnøyaktighet og væsketetthet, og avgjøre hvorvidt de er egnet for en spesi-

ell oppgave. I forbindelse med testing av slike ventiler er det foreslått og anvende fastspenningsanordninger av forskjel-

lige typer. Fastspenningsanordninger er kjent f.eks. fra US-patentskrift nr. 971 191, 3 163 035 og 3 088 312.

De kjente fastspenningsanordninger har forskjellige

ulemper, hvorav den viktigste skyldes at delene er slik arran-

gert at de er vanskelig og tidskrevende å betjene, foruten at de i løpet av relativt kort tid mister sin funksjonsmessige effektivitet og derfor krever hyppig vedlikehold og reparasjonsarbeid, videre er anvendelsen av slike fastspenningsanordninger ved test-

ing begrenset til ventilstørrelser innenfor et snevert område,

og de benyttede fastspenningsanordninger kan undertiden påvirke hele ventilhuset på den testede ventil, hvilket ofte er til skade for ventilens konstruktive integritet,'og samtidig hindre vis-

uell inspisering av testresultatene under pågående testing.

Fastspenningsanordningen ifølge foreliggende oppfinnelse

er konstruert for testing av en flensforsynt innretning med et ytterhus som avgrenser et kammer, og minst en ringformet ende-

flens som er plasert på en horisontal testplate med et væskeinnløp. Et tetningselement er anbrakt på platen under flensen. Innløpet

står i væskeforbindelse med kammeret gjennom tetningselementet.

Fastspenningsanordningen ifølge oppfinnelsen erkarakterisert vedat den omfatter minst én spennmekanisme i form av en hevarm som er beliggende i radialretning i forhold til sentret for den ringformede flens. Armens ytterende ligger løsgjørbart an mot en underliggende støtte, mens innerenden befinner seg i anlegg mot et parti av flensen. En dreieaksel er fast montert over armen, mellom den indre og den ytre armende. Armen kan pendle om denne dreieaksel. Regulerbare, kraftutviklende midler utøver en vertikalrettet kraft mot den ene ende av armen, hvorved armens innerende utøver et spenntrykk av forutvalgt størrelse mot flensen. Under innvirkning av spenntrykket sammenpresses tetningselementet,

og det opprettes derved en væsketett forbindelse mellom flensen og platen slik at væsken under høyt trykk kan strømme inn i kammeret i anordningen gjennom væskeinnløpet, for påfølgende testing

av den flensforsynte væskeapparatur.

I en foretrukket versjon av fastspenningsanordningen ifølge oppfinnelsen omfatter de kraftutviklende midler, et væskedrevet stempel, og armens ytterende ligger løsgjørbart an mot stemplet og understøttes av dette, slik at stemplets oppadgående bevegelse frembringer det forutvalgte spenntrykk.

I en annen versjon av oppfinnelsen omfatter de kraftutviklende midler et væskedrevet stempel, og testplaten er opplagret på stemplet for bevegelse i vertikalretning. Armens ytterende hviler mot en understøttende, fast og ubevegelig støtte, og stemplets oppadgående bevegelse i vertikalretning frembringer spenntrykket av forutvalgt størrelse.

I samtlige versjoner er testplaten fortrinnsvis utstyrt med minst ett ringformet spor, og tetningselementet består av en pakningsring som er montert i sporet. I en annen, modifisert versjon er flensen forsynt med et motsvarende, ringformet spor, og pakningsringen er anbrakt i sporene i platen og flensen.

Testplaten innbefatter fortrinnsvis en sylinderformet for-senknig som med minimal klaring kan oppta et sylinderformet plateinnlegg. Pakningsringen anbringes i et ringformet spor i plateinnlegget.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende i forbindelse med de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et øvre planriss av en foretrukket versjon av fastspenningsanordningen ifølge oppfinnelsen, omfattende en testplate med et innlegg som er forbundet med en rekke konsentriske O-ringer, og spennmekanismer med et antall væskestyrte hevarmer, hvor hver hevarm er svingbar em en overliggende dreieaksel, Fig. 2 viser et sideriss, delvis i snitt, av anordningen ifølge fig. 1, Fig. 3 viser et delvertikalsnitt av plateinnlegget som er demonterbart plasert i en sylinderformet forsenkning i testplaten,

Fig. 4 viser et skjematisk riss av det hydrauliske system

i tilknytning til de hydrauliske sylindre ifølge fig. 1,

Fig. 5 viser et delsnitt av et modifisert plateinnlegg for anvendelse ved flensventiler av oljetype, Fig. 6 viser et øvre planriss av en annen versjon av fastspenningsanordningen ifølge oppfinnelsen, omfattende et antall hydrauliske sylindre hvis stempler er fast forankret til testplaten, for bevegelig understøttelse av denne, og hvor armenes ytterender ligger an mot faste, ubevegelige sokler, samt

Fig. 7 viser et sideriss, delvis i snitt, av den modifiserte

versjon ifølge fig. 6.

Den foretukne versjon av fastspenningsanordningen ifølge oppfinnelsen, er vist i fig. 1-4 og betegnet generelt med 1. Den er innrettet for fastspenning av væskeapparatur., vist i form av en vanlig ventil som skal gjennomgå hydratisk testing, som i det etter-følgende er benevnt som "testventil" og betegnet generelt med 2. Ventilen 2 innbefatter et ventilhus 3 og et par endeflenser 4, hver med en innerside 5 og en ytterside 6. Ventilhuset 3 avgrenser<*>et væskekammer eller en væskekanal 3a som kan avtettes ved hjelp av et bevegelig lukkerelement 7 som betjenes med en hendel eller et ratt 8.

En horisontal testplate 22 understøttes av en kraftig bord 20 som er konstruert av stive ben og H-bjelker 21. Minst tre spennmekanismer 10 er anordnet jevnt fordelt rundt periferien av,platen

22. Hver spennmekanisme 10 omfatter et åk 11 som er fastsveiset til

en plate 22 og forbundet med to oppadragende, paralelle plater 12 for opplagring av en tverrstang 13. Tverrstangen 13 fungerer som en dreieaksel, og en underliggende hevarm 18 kan svinge om denne aksel. Armen 18 innbefatter en innerende 18 b og en ytterende 18a. Dreieakselens 13 avstand over platen 22 er tilstrekkelig til at hevarmen 18 kan gi rom for en flens 4 av antatt maksimumstykkelse. Ved flenser 4 av mindre tykkelse vil det fortrinnsvis anbringes

et mellomlegg 14 mellom armen 18 og tverrstangen 13, slik at såvel den maksimale svingning av armen 18 som slaglengde hos den kraft-frembingende innretning reduseres.

Armene 18 styres av kraftfrembringende innretninger, f.eks. hydrauliske sylindre 15a-15c, med innløp 16 og stempler henh. 17a-17c. Væskeinnløpene 16 mottar trykkvæske fra ledninger 15'a-15'c som er forbundet med en 4-veis væskekopling 15d som opptar det hydrauliske væsketrykk som er vist ved pilen 15e.

Hvert stempel er løsgjørbart forbundet med ytterenden 18a av den tilknyttede hevarm 18. Armen 18 kan beveges i radialretning mellom en ikke-fastspennende stilling (vist ved strekede linjer i fig. 2) og en fastspennende stilling (vist ved heltrukne linjer). I den sistnevnte stilling vil armens innerende 18b befinne seg i anlegg mot et parti av innersiden 5 av den nedre flens 4 som under-støttes av testplaten 22. Da armen 18 ikke er forbundet med andre deler av fastspenningsanordningen 1, kan plaseringen og fjerningen av armen 18 gjennomføres meget hurtig. Armens 18 tverrsnittsflate-størrelse vil avhenge av spenntrykkene som kreves, og flaten må ha tilstrekkelig størrelse til å forhindre at armen 18 bøyes om tverrstengen 13.

Platen 22 er utstyrt med et væskeinnløp 23 som ved gjenger er forbundet med en nippel 24 som er tilkoplet en væskeledning 25 for tilføring av hydrostatisk høytrykk, som vist ved pilen 26. Innløpet 23 befinner seg i flukt med midtaksen for kanalen 3a

i ventilen 2.

I de foretrukne versjoner er det i testplaten 22 anordnet

en sylinderformet forsenkning 30 spm med minimal klaring opptar et sylinderformet plateinnlegg 29. Innlegget 29'er fortrinnsvis tilvirket av rustfritt stål, mens platen 22 og bordet 20 kan være fremstilt av billigere, vanlig stål. Oversiden av innlegget 29 er forsynt med et eller flere konsentriske spor 31a for opptakelse av pakningsringer, f.eks. O-ringer 31, som er fremstilt av hard-gummi for å motstå slitasjoe. Sporene 31a er anordnet i slik innbyrdes avstand, at yttersiden av den nedre flrns 4 vil hvile mot og overdekke to eller flere o-ringer 31, for derved å forbedre den væsketette forbindelse mellom flensen 4 og plateinnlegget 29.

Det vil innsees at som følge av denne konstruksjon vil ulike plateinnlegg 29 med forskjellig avstand mellom sporene 31a lettvint kunne monteres for understøttelse av flenser 4 av forskjellige dimensjoner.

Den modifiserte versjon ifølge fig. 5 er spesielt innrettet for hydrostatisk testing av oljeproduksjonsventiler 2' med flenser 4'. Yttersiden 6 av hver flens 4' innbefatter et spor 33a for opptakelse av en stålringspakning 32 av standardtype. For øvrig er versjonen ifølge fig. 5 identisk med anordningen som er beskrevet tidligere i forbindelse med fig. 1-4. Det er i dett tilfelle anordnet et plateinnlegg 29' i testplaten 22, som er utstyrt med et eller flere konsentriske spor 33b for opptakelse av pakningsringen 32..

Ved anvendelse av versjonen ifølge fig. 1-5, plåseres hver arm 18 mellom platene 12 på åket 11 under dreieakselen 13, etter at ventilen 2 eller 2' er anbrakt i slik stilling på testplaten 22,

at den nedre flens 4 forløper konsentrisk med væskeinnløpet 23.

Et innlegg 14 anbringes om nødvendig mellom armen 18 og dreieakselen 13. Armen 18 føres innad i radialretning mot ventilhuset 3, og bringes i anlegg mot et parti av den nedre flens 4.

Etter at ventilen 2 og armen 18 er plasert i stilling som vist i fig. 2, blir det gjennom koplingen 15d overført hydraulisk væsketrykk samtidig til innløpene 16 i sylindrene 15 a- 15 c, hvorved stemplene 17a-17c samtidig frembringer innbyrdes.like, oppadrettede -vertikalkref ter, som vist ved pilene F-^, mot ytter-indene 18a av armene 18.

Kreftene F^multipliseres med den effektive lengde av armene 18 for å oppnå innbyrdes like, nedadrettede vertikalkrefter, som vist ved pilene F£, som utøves av innerendene 18b av armene 18

mot den nedre flens 4.

Anvendelsen av minst tre spennmekanismer 10 vil resultere

i en stabil klemvirkning med derav følgende effektive, væsketette forbindelse mellom den nedre flens 4 og plateinnlegget 29. Det må frembringes trykkrefter av tilstrekkelig størrelse til å

oppnå fast sammenpressing av de underliggende O-ringer 31 eller pakningsringer 32.

Etter fullført montering kan det, gjennom væskeinnløpet 23, innføres hydrostatisk væsketrykk 26 i kanalen 3a i ventilen 2,

hvis lukkerelement 7 befinner seg i helt lukket stilling. Da trykkreftene F^bare utøves mot. underflensen 4, kan resultatene av den hydrostatiske test observeres uhindret gjennom den øvre flens 4 under pågående testing. Hvis forbindelsen mellom plateinnlegget

29 og underflensen 4 ikke er tilstrekkelig væsketett ved det overførte, hydrostatiske trykk 26, kan det hydrauliske væsketrykk 15e økes, hvilket resulterer i økende trykkrefter Fo-

liar den hydrostatiske testing er avsluttet,ukoples det hydrauliske væsketrykk 15e gradvis, og det hydrostatiske trykk 26 oppheves. Ventilen 2 kan deretter fjernes fra testbordet 20, hvorved den opptatte testvæske i kanalen 3a lekker ut over platen 22.

I fastspenningsanordningen av den modifiserte versjon la

som er vist i fig. 6 og 7, er ventilen 2 montert på en testplate 22a som ved 4 3 er fastsveiset til stempelstenger 42 i hydrauliske sylindre 40a-40c. Hver stempelstang 4 2 er forbundet med et stempel 1. som, under innvirkning av væsketrykk 45, kan beveges i en kanal

44. Åket 11, tverrstangen 13 og hevarmen 18 er identisk med de tidligere beskrevne i forbindelse med anordningen 1 ifølge fig.1-5, bortsett fra at åkene 11 i dette tilfelle er understøttet av og fastsveiset til perifert fordelte, stasjonære sokler 39a-39c. Ytterendene av armene 18 understøttes av motvirkende reaksjonsklosser

38a-38c som er fast forankret til soklene henh. 39a-39c.

Ved anvendelse av den modifiserte anordning la vil den innledende montering innbefatte anbringelse av ventilen 2 på testplaten 22, konsentrisk med innløpet 23, som tidligere beskrevet, og innstilling av hevarmene 18 slik at armenes innerender bringes i anlegg mot partier, i samme innbyrdes vinkelavstand, av undersiden 5 av ventilens underflens. Etter denne innledende montering tilføres trykkvæske 45 samtidig til sylindrene 40a-40c, hvorved stempelele-mentene 42 samtidig overfører innbyrdes like, oppadrettede vertikalkrefter mot undersiden av testplaten 22a. Under innvirkning av disse krefter vil platen 22a skyves oppad, helt til det er utviklet til-strekkelige reaksjonstrykk mellom innerendene av armene 18 og underflensen som hviler mot platen 22a. Størrelsen av væsketrykket 45 må være tilstrekkelig til å sammanpresse de underliggende O-ringer 31, for opprettelse av den nødvendige, væsketette forbindels. Som tidligere beskrevet testes ventilen 2 ved anvendelse av hydrostatisk trykk 26 som overføres gjennom ledningen 25 til innløpet 23.

Selv om en hydraulisk sylinder er tilstrekkelig for under-støttelse av testplaten 22a, bør det fortrinnsvis anvendes minst tre slike hydrauliske sylindre 40a-40c, fordi det derved oppnås en balensert understøttelse av den bevegelige plate 22a. Dette er sørlig ønskelig fodi ventilen 2 er av typisk usymmetrisk konstruksjon.

Det vil fremgå at versjonene 1 og la av fastspenningsanordningen ifølge oppfinnelsen er spesielt tilpasset for hurtig testing av væskeutstyr av varierende størrelse under relativt stQre, hydrostatiske trykk. I fastspenningsanordninger av kjent type hvori det benyttes plane pakningsriner, begrenses det effektive, hydrostatiske testtrykk 26 til ca. 70 bar mens anvendelsen av O-ringene 31 og spennmekanismene 10 ifølge oppfinnelsen muliggjør en trykk-økning på ca. 300 % d.v.s. til ca. 210 bar. Ved hjelp av anordningen ifølge fig. 5 kan testvæsketrykket økes med ca. 1500 % d.v.s. til 1050 bar.

De fullstendig frigjorte eller "frittflytende" hevarmer 18 muliggjør hurtig kopling av testventilene 2 til og fra testplaten 22. Som følge av den balanserte overføring av de samtidig virkende og innbyrdes like trykkrefter mot ventilens 2 nedre endeflens 4 som hviler på O-ringene 31, vil fastspenningsanordningen ifølge foreliggende oppfinnelse kunne anvendes også i tilfeller hvor

vibrasjoner må antas å oppstå.

Da antallet bevegelige deler i fastspenningsanordningene 1 eller la ifølge oppfinnelsen er redusert til et minimum, vil sli-tasjen som påføres slike deler, likeledes nedbringes til et mini-

mum. Testanordningene 1 eller la ifølge oppfinnelsen vil derfor bibeholde sin effektivitet som gjør dem anvendelige i relativt

lang tid, uten at det kreves mer enn et minimalt vedlikehold.

Det er konstatert at testingshastigheten kan økes betrekt-elig ved anvendelse av anordningene ifølge foreliggende oppfinnelse. Det antas at en operatør lett vil kunne betjene anordningen og gjennom-føre testing av ca. tretti ventiler pr. time, i motsetning til testing av noen få (vanligvis 2 eller 3) ventiler pr. time ved anvendelse av hittil kjente fastspenningsanordninger.

Videre er tiden som kreves ved klargjøring av anordningen

for påfølgende testing av en ventil, redusert med mer enn 70 %.

Anvendelsen av plateinnleggene 29 og 29' muliggjør meget hurtig testing av ventiler av meget varierende dimensjoner ved hjelp av en enkelt fastspenningsanordning.

Claims (6)

1. Fastspenningsanordning for testing av et flensforsynt apparat med et ytterhus som avgrenser et kammer og med minst én ringformet endeflens, som omfatter en horisontal testplate med et væskeinnløp, hvor nevnte flens anbringes på platen, og et tetningselement som er plasert på platen under flensen, hvor innløpet står i væskeforbindelse med kammeret gjennom tetningselementet, karakterisert ved at fastspenningsanordningen (1 og la) omfatter minst én spennmekanisme (10) innbefattende en hevarm (18) som er beliggende i radialretning i forhold til sentret for den ringformede flens (4) og hvis ytterende (18a) er løsgjørbart opplagt på en underliggende støtte (17a og 38a) mens innerende (18b) ligger an mot et parti av nevnte flens, og en dreieaksel (13) som er fast montert over hevarmen mellom armens innerende og ytterende, hvor armen kan svinge om nevnte dreieaksel, samt kraftfrembringende midler (15a og 40a) som overfører en regulerbar vertikalkraft mot hevarmens ene ende, hvorved armens innerende utøver et nedadrettet spenntrykk av forutvalgt størrelse mot flensen, og tetningselementet (31 og 32) sammenpresses av dette spenntrykk, slik at det opprettes en væsketett forbindelse mellom flensen og platen, som gjør det mulig å innføre en væske (26) av høyt trykk i kammeret (3a) i nevnte apparat (2) gjennom væskeinnløpet (23) i platen (22) for testing av apparatet.

2. Fastspenningsanordning i samsvar med krav 1,karakt erisert ved at de kraftfrembringende midler omfatter et væskestyrt stempelelement (17a) som løstgjørbart understøtter den overliggende ytterende av hevarmen, slik at det forutvalgte spenntrykk fremkalles ved en regulerbar, oppadgående bevegelse av stempelelementet.

3. Fastspenningsanordning i samsvar med krav 1,karakt erisert ved at de kraftfrembringende midler omfatter et væskestyrt stempelelement (42) som understøtter den overliggende testplate for bevegelse i vertikalretning, mens hevarmens ytterende er løst opplagt på en understøttende, forankret og ubevegelig kloss (38a), slik at det forutvalgte spenntrykk fremkalles ved oppadgående vertikalbevegelse av stempelelementet.

4. Fastspenningsanordning i samsvar med et av kravene 1 til 3 karakterisert ved at testplaten er utstyrt med minst ett ringformet spor (31a og 33b) og at tetningselementet består av en sirkelformet pakningsring (31 og 32) som er anbrakt i sporet.

5. Fastspenningsanordning i samsvar med et av kravene 1 til 3, karakterisert ved at yttersiden (6) av flensen (4) innbefatter minst ett ringformet spor (33a) mens platen er utstyrt med et motsvarende, ringformet spor (33b) og at tetningselementet består av en sirkelfomet ring (32) som er anbrakt i sporene (33a og 33b).

6. Fastspenningsanordning i samsvar med et av kraven 1 til 3, karakterisert ved den omfatter et sylinderformet plateinnlegg (29) med et væskeinnløp, og at testplaten innbefatter en sylinderformet forsenkning (30) som med minimal klaring kan oppta nevnte innlegg som i sin tur er utstyrt med minst ett ringformet spor (33a og 33b) som opptar en sirkelformet pakningsring (31 og 32) hvor flensen er anbrakt på plateinnlegget og hvor væske (26) av høyt trykk kan strømme inn i kammeret gjennom nevnte innløp i platen og innlegget.