NO820666L - Ventil - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en ventil med et hus med et gjennomgående løp og et ventilrom som krysser løpet, idet et eller flere ventilseter er anordnet i krysningsområdet, og et bevegbart ventillegeme er montert i ventilrommet for glidebeveg-else, rotasjonsbevegelse eller dreiebevegelse i forhold til ventilsetet eller setene. Vanligvis er ventillegemet'forsynt med en spindel som går ut av huset gjennom et lager- og park-ningsarrangement. På utsiden av ventilhuset er spindelen vanligvis forsynt med en eller annen aktuator eller et betjen-ingsorgan for bevegelse av. spindelen for derved å åpne og lukke ventilen ved bevegelse av ventillegemet i forhold til ventilsetet eller- setene. Særlig når ventilen er en kule-ventil eller en sluseventil vil ventillegemet ha kontakt med ventilsetene under åpning og lukking av ventilen og det fluidum som ventilen styrer vil ikke strømme gjennom det området av ventilrommet som ligger mellom ventillegemet og ventilspindelens paknings- og lagerarrangement. Imidlertid vil det med tiden, ved normal bruk av ventil, lekke en viss fluidummengde inn i dette området som følge av unøyaktig-heter eller slitasje i ventilsetet og ventillegemet. Små side-bevegelser som lager- og pakningsarrangementet tillater, særlig i forbindelse med temperaturendringer og etter lang tids bruk, vil også gi lekkasje. Lekkasje inn i dette ventilromområde kan være mer fremherskende når fluidet er flyktig og lekker inn i. området i form av damp, kondenserer i området og samles opp der. Noen ganger vil man ikke få noen oppsamling av lekkasjefluidum i dette romområdet. Grunnen til dette er at innlekket fluidum ofte kan lekke tilbake samme vei når tilstandsendringer muliggjør dette.

I mange tilfeller vil en oppsamling av lekkasjefluidum i ventilromområdet kunne tolereres og ikke by på noen problemer. Slik lekkasje kan imidlertid representere et problem i ventil-er som er beregnet for bruk i forbindelse med brennstoff eller oksygenholdige fluider i miljøer hvor det er fare for at ventilen kan utsettes for meget høye temperaturer, eksempelvis ved utbrudd av en brann. Typiske slike anlegg er petroleum-brørinhoder, mottaksanlegg, separasjonsanlegg, raffinerings-anlegg, lageranlegg, transportanlegg og fordelingsanlegg og lignende, og man kan her også nevne petrokjemiske anlegg, kraftanlegg og kjemisk prosessindustri. Ved brann eller lignende vil varmen kunne bli så intens at den kan ødelegge innvendige ventilkomponenter. En ytterligere fare utgjøres av det lekkasjefluidum som ligger i ventilrommet mellom ventillegemet og ventilspindelens lager- og pakningsarrange-ment. Trykket i dette fluidum kan øke så raskt og nå en så høy verdi at ventilhuset eksploderer, og dette kan medføre at ledningen, beholderen eller brønnen som kontrolleres av ventilen, blir åpen og at innholdet, eksempelvis brennstoff, kan strømme ut og antennes. En brann som således til å begynne med er liten og i og for seg bør kunne begrenses, kan således lett utvikle seg til en farlig storbrann.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe

en ventil som muliggjør en utslipping eller avlasting av ventilromtrykket i tilfelle av brann i nærheten av ventilen.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det derfor å forsyne ventilhuset med en innvendig passasje mellom ventilrommet, dvs. rommet mellom ventillegemet og ventilspindelens lager- og paknings-arrangement, og ventilhusets gjennomgående løp på oppstrøm-siden av krysningsområdet mellom ventilrommet og løpet, dvs. på oppstrømssiden av ventilsetet. Denne innvendige passasje skal vanligvis være lukket med en ventil som har metall-meta11-tetning i passasjen. Ventilen holdes i denne lukkede stilling ved hjelp av et temperaturaktiverbart legeme, eksempelvis et autektisk materiale som selv om det ligger inne-lukket vil være relativt sårbart med hensyn til en påvirkning av høye temperaturer, eksempelvis ved en brann eller lignende i nærheten av ventilen. Når det oppstår en brann eller lignende vil således det temperaturaktige materiale smelte og

flyte bort, eller redusere sitt volum eller endre form eller

lignende, tilstrekkelig til at avlastningsventilen ikke lenger presses til lukkestilling. En hver øking av trykket inne i ventilrommet, eksempelvis som følge av en oppvarming av fluidet som er lekket inn i ventilrommet, vil da bevirke at avlastningsventilen presses til åpen stilling. Avlastningsventilen mister da sin metall-metall-tetning, men går til en annen metall-metall-tetning. Avlastningspassasjen vil da være åpen og trykket i ventilrommet vil kunne avlastes til oppstrømsiden av ventilløpet. Den nevnte andre metall-metall-tetning som etableres, medfører at avlastningsventilen vil beskytte mot lekkasje dersom også spindelpakningen til avlastningsventilen skulle ødelegges av varmepåvirkningen, som følge av eldring eller andre årsaker.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det etterfølgende under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et gjennomskåret perspektivriss av en ventil

ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et utsnitt i større målestokk av en ventil

ifølge oppfinnelsen, og

fig. 3 viser et utsnitt som i fig. 2, og viser den tilstand som foreligger etter at det varmeaktiverte materiale har reagert på eksempelvis en brann, og forbiløps-ventilen således har åpnet seg.

Oppfinnelsen skal i det ^etterfølgende forklares i forbindelse med en bestemt sluseventil 10, idet det her dreier seg om en kommersielt tilgjengelig ventil som fremstilles av Gray Tool Company, Houston, Texas, USA under varemerket Graygate.

Ventilen 10 har et hus 12 med et gjennomgående løp 14. Ved hver ende av løpet 14 har huset en endeflens 16 for innkopling av ventilen på tett måte mellom to ledninger,eller eksempelvis mellom en beholderog en ledning, i en brønnhode-utrustning eller lignende.

Huset 12 er utformet med en sentral utvidelse 18 som danner et ventilrom 20 som krysser løpet 14 mellom ventilflensene 16. Ventilrommet 20 åpner ut på oversiden av huset, hvor. det er anordnet en ringformet flens 21. Et spindeldeksel 22 er festet til denne flens, eksempelvis ved hjelp av flere bolter 24 med tilhørende muttere 26. Dekselet 22 er uthulet slik at ventilrommet 20 i virkeligheten fortsetter et stykke opp i dekselet' 22. En tetningsring 28 er lagt inn mellom selve ventilhuset og dekselet.

Der hvor løpet krysser ventilrommet er det lagt inn ringformede ventilseter 30, i for dette formål utformede ut-sparinger 32.

Sluseventilen 10 har en sluse 34 som består av et par sluseplater 36, en ikke-stigende, dreibar ventilspindel 38 og en kopling 40 som gir gjengeforbindelse mellom ventilspindel og sluseplater og muliggjør en begrenset bevegelse av de to sluseplater mot og fra hverandre. Denne bevegelsesmulighet er ønskelig fordi sluseplatene 36 derved kan presses fra hverandre, til tettende anlegg mot de respektive ventilseter 30 når ventilen er helt lukket, og kan løsnes eller trekkes litt fra ventilsetene når ventilen åpnes, slik at man derved reduserer slitasjen og reduserer den kraft som er nødvendig for å åpne og lukke ventilen, unntatt når den er nesten helt lukket.

Kraften som presser sluseplatene fra hverandre når ventilen er helt lukket, tilveiebringes av en ekspanderingsanordning 42 i form av et par diametralt motliggende, vertikalt ned-ragende armer 4 4 som øverst er forbundne med en oval ring

46. Denne ringen 46 hviler på en kant 48 i ventilrommet 20. Hver arm 44 er ved den nedre enden forsynt, med to side-veis rettede skråflater 50 som er beregnet for anlegg mot tilsvarende skråflater 52 på de respektive sluseplater. Kilekontakten innstilles bare når slusen er nesten helt lukket, og opprettholdes så lenge slusen er helt lukket. Kilekontakten opphører nesten med en gang man begynner å åpne slusen.

Ventilspindelen 38 er ført ut av huset 12 gjennom en sentral boring 54 i dekselet 22. I et utvidet rom 56 i boringen 54

er det innlagt et paknings- og lagerarrangement 58 som mulig-gjør, en dreiebevegelse av spindelen 38 uten løfting av spindelen, med tilhørende tetning mellom ventilspindelen og boringen i dekselet.

Selve den inventive anordning er i fig. 1 antydet med henvis-ningstallet 60, og er vist mer. detaljert i fig. 2 og 3.

I fig. 2 er detvist at ventilhuset 12en innvendig passasje 62 med en innløpsåpning 6 4 mot ventilrommet 20 og en utløpsåpning 66 mot ventilløpets 14 oppstrøm-avsnitt.

Av fremstillingstekniske grunner kan fordelaktig passasjen

6 2 utformes som vist, dvs. med to rette avsnitt som krysser hverandre i hovedsaken i rett vinkel inne i ventilhuset.

Det ene passasjeavsnitt 68 er ved sin opprinnelige utborings-ende (ved kanten 48) lukket ved hjelp av en gjengeplugg 70.

Det andre passas jeavsnitt 7 2 er utboret som vist i fira an-boringsenden 7 4 og utformet for opptak av en skruplugg med tilhørende komponenter. Man ser at det er foretatt en utvidelse av boringen til litt forbi det sted hvor de to passas jeavsnitt krysser hverandre, slik at det 'dannes et ringformet ventilsete 78 i passasjeavsnittet 62. Utenfor er boringen utvidet enda mer, og her er det tilformet et ringformet sete eller en skulder 80.Utenfor denne skulder er det utfofmet et gjengeparti 82.

I det utvidede hull 84, som innbefatter gjengepartiet 82,

er det lagt inn en klemring 86 som med sin plane endeflate hviler mot skulderen 80. Klemringen 86 har en ytterdiameter som er litt mindre enn innerdiameteren til hullet 84 ved

skulderen 80 og som vist avtar ringens ytterdiameter i retning utover, slik at det rundt ringen dannes et kileformet ringrom.

Forbiløpsventilen innbefatter et ventillegeme 88. Som vist er dette utformet med en sylindrisk stangformet spindel 90 hvis innerende 9 2 er avskrådd eller gjort konisk, og spindelen har et utvidet parti 93 som befinner seg ved bunnen av hullet 84, dvs. nær skulderen 80. I området mellom ventilsetet 78 og skulderen 80 er passasjeavsnittet 62 gitt en litt større diameter enn ventillegemets spindel 90.

Før innføringen og monteringen i hullet 84 bygges ventillegemet 76 sammen med et paknings- og tetningsarrangement 95. Dette arrangement innbefatter et hylselegeme 94. Hylselegemet 94 har en innvendig flens eller bunn 96 som danner en'innsnevring i hylseløpet. Den indre flensflate 98 danner et sekundært ventilsete, og den aksialt sett ytre flensflate 100 utgjør bunnen i et pakningskammer hvori det er lagt inn flere ringer av vanlig pakningsmateriale 10 2. Innerenden og hylselegemet 94 har som vist en innvendig konisk flens 10 3. På yttersiden er hylselegemet 9 4 utformet med en avtrapping

i høyde med pakningskammeret, slik at det her dannes en ut-vending, ringformet stoppskulder.

En skruplugg 108 har én gjennomgående boring 110 dimensjonert for teleskopisk opptak av spindelen eller stangen 90. Boringen 110 er som vist utvidet ved begge ender, slik at det dannes et indre rom 112 og et ytre rom 114. Plugg-gjengene er be-tegnet med 116. Når pluggen skrus inn i gjengepartiet 92

vil pluggens innerende 118 legge seg an mot stoppskuldre. Bunnenl20 i rommet 112 vil påvirke pakningen 10 2 slik at denne ekspanderes og aktiveres og tilveiebringer tetning mellom spindelen 90 og hylselegemet 94. En videre innskruing av pluggen 108 medfører at flensen 103 føres dypere inn i det kileformede ringrom mellom klemringen 86 og hullets 84 vegg,

og det tilveiebringes derved en deformering og/eller sammen-trykking av metallkomponentene i dette område, slik at det oppnås en metall-metall-tetning i området 124.

Det aksialt sett ytre rom 114 i pluggen 108 ligger i hovedsaken utenfor ventilhuset 12 og er forsynt med en innvendig gjenge 126 for innskruing av en dekselskrue 128. Denne dekselskrue 128 har en bunn eller endeflate 130 og et gjengeparti 132, og dekselskruen er som vist utboret. Inne i dekselskruen er det lagt inn et sylindrisk legeme 134 av et varme-aktiv vevbart materiale. Legemets 134 aksiale dimensjon er slik at når dekselskruen strammes til vil legemet 134 bli klemt mellom veggen 130 og ytterendeflaten 136 på spindelen 90 i'forbiløpsventilen. En ytterligere tilstramming av dekselskruen 128 vil bevirke en aksial innover forskyving av ventillegemet så langt ventillegemet vil gå, dvs. slik at den koniske innerende 82 legger seg med metall-metall-tetning mot ventilsetet 78 og således helt stenger passasjen 62 mellom munningene 6 4 og 66. Dette er den normale tilstand for passasjen 62.

For en typisk ventil 10 vil passasjen 6 2 være lukket i hele sin levetid med forbiløpsventilen 76.

Den tidligere nevnte spindelutvidelse 9 3 er plassert inne i

et rom som dannes av den sentrale boring i klemringen 86 og hylselegemet 94. Spindelutvidelsen 93 har som vist en aksialt utoverrettet ringflate 138 som vanligvis vil ligge i en avstand i fra det sekundære ventilsete 98 i hylselegemet 94.

Det nevnte legeme av varmeaktiverbart materiale 134 er vanligvis en plugg av et såkalt autektisk materiale, dvs. materiale som mister sin strukturintegritet ved oppvarming til en bestemt temperatur. Vanligvis vil pluggen være av en legering som innbefatter bly, vismut, antimon og/eller tinn. Slike legemer er kjent brukt som smeltesikringer i sprinkleran-

legg i varehus og andre bygninger. Legemet 134 kan være en massiv plugg som vil smelte og flyte vekk, eksempelvis

inn i ringrommet 140 og ned i bunnen 14 2 av rommet 114, men alternativt kan legemet også være utformet som en metallsvamp, eller som et stjerneformet element, slik at når det mykner eller smelter vil det få redusert aksialdimensjon, som følge av at de opprinnelige tomrom utfylles. I alle tilfeller vil legemet 134, når det utsettes for en uvanlig høy temperatur i nærheten av ventilen 10, mykne eller smelte tilstrekkelig til at strukturintegriteten går tapt, slik at derved legemet 134 ikke lenger kan virke som mellomlegg mellom dekselskruen 128 og ytterenden 136 til stangen eller spindelen 90 i forbi-løpsventilen. Når det således bygger seg opp et trykk i fluidet i ventilrommet 20 som følge av oppvarmingen, vil for-biløpsventilen komme til virkning. Istedenfor trykkstigning vil trykket i rommet 20 påvirke ventillegemet 76 og skyve det utover. Derved åpnes passasjen 6 2 og man får trykkavlast-ning idet fluidum/damp tillates å strømme ut til oppstrømsiden i det rørsystem!ihvor ventilen 10 er montert. I fullt åpnet tilstand vil ventillegemet 76 få metall-metall-tetning ved 138/98 ( se fig. 3). Dersom det foreligger en mulighet for at denne sekundære tetning ikke kan opprettholdes med tilstrekkelig ønsket kraft kan man eventuelt anordne en ikke vist trykkfjær i forbiløpsventilen, for pressing av ventillegemet 76 aksialt utover.

Fordelaktig ligger legemet 134 relativt tilgjengelig og således lettere utsatt for aktivering, enn dersom det tempe-raturaktiverbare materiale skulle være lagt inn langt inne i ventilhuset.

I noen tilfeller kan forbiløpsventileringen gjøres sikrere dersom avlastingen av trykket skjer til nedstrømsiden istedenfor til oppstrømsiden. Dersom ventilen 10 i seg selv ikke kan monteres den ene eller andre vei, kan man naturligvis ha en alternativ modell, hvor anordningen 60 da ligger på nedstrømsiden.

Claims (10)

1. Ventil med et hus med et gjennomgående løp, et ventilrom som krysser løpet og deler det i et oppstrøm-avsnitt og et nedstrøm-avsnitt, et ventillegeme bevégbart montert i ventilrommet for bevegelse mellom en lukket tilstand, i hvilken ventillegemet stenger løpet mellom de to avsnitt, og en åpen tilstand, i hvilken løpet er i det minste delvist åpent, slik at fluidumstrømmen gjennom ventilen kan styres ved å bevege ventillegemet mellom de nevnte tilstander, karakterisert ved at for avlasting av ventilrom-overtrykk som følge av oppsamlig av fluidum i ventilrommet og av at ventilen utsettes for en høy temperatur når ventilen er i eller inntar sin lukkede tilstand, innbefatter ventilen et forbiløp 6 2 i ventilhuset 12 mellom ventilrommet 20 og løpet 14 i avstand fra ventilrommet, en vanligvis lukket forbiløps-ventil (93) i forbiløpet, og en varmeaktiverbar anordning (134) som ødelegges ved forekomsten av en høy temperatur i nærheten av ventilen og er påvirkningstilknyttet forbiløps-ventilen for å tillate åpning av denne ved varmeaktivering av anordningen.

2. Ventil ifølge krav 1, karakterisert ved at den er en sluseventil med en sluseplate-ekspanderingsanordning for pressing av slusen til tettende samvirke med løpsmunningen der hvor løpet krysses av ventilrommet, bare når slusen er i den lukkede tilstand.

3. Ventil ifølge krav 2#karakterisert ved at huset innbefatter et med huset tett forbundet deksel, idet ventilrommet delvis begrenses av huset og delvis begrenses av dekselet, hvorhos en ventilspindel som er tilknyttet slusen inne i ventilrommet, går ut av huset gjennom dekselet, idet det er anordnet pakninger og lagre for ventilspindelen i forhold til dekselet, slik at ventilspindelen kan manipuleres fra utsiden av huset for derved å forskyve slusen mellom åpen og lukket tilstand.

4. Ventil ifølge krav 3, karakterisert ved at forbiløpet er utformet i dekselet.

5. Ventil ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det avsnitt av løpet hvormed forbiløpet står i forbindelse, er løpets oppstrøm-avsnitt.

6. Ventil ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at forbiløpsventilen innbefatter det nevnte forbiløp med et deri utformet ventilhulrom med et ringformet ventilsete, og ventillegeme som er bevegbart montert i ventilhulrommet, hvilket ventillegeme innbefatter entetningsflate som er utformet for og plassert for tetningssamvirke med det ringformede ventilsete, og ved at den varme-aktiverbare anordning innbefatter et materiallegeme hvis strukturintegritet ødelegges når legemet utsettes for oppvarming til en bestemt temperatur, hvilket legeme er slik tilknyttet forbiløpsventilens ventillegeme at det virker som et mellomlegg for å holde forbiløpsventilens ventillegeme i tett kontakt-samvirke med det ringformede ventilsete så lenge legemet ikke er utsatt for den nevnte temperatur eller mer.

7. Ventil ifølge krav 6, karakterisert ved at forbiløpsventilens ventillegeme er montert for aksial glide-bevegelse, at huset innbefatter et relativt tynnvegget område som dekker det nevnte legeme av varmeaktiverbart materiale, ■ og at det nevnte legeme av varmeaktiverbart materiale er plassert aksialt mellom ventillegemet i forbiløpsventilen og det nevnte relativt tynnveggede område. i

8. Ventil ifølge krav 7, karakterisert ved at det relativt tynnveggede område tilveiebringes av et deksel som omgir det nevnte legeme av varmeaktiverbart materiale. i

9. Ventil ifølge krav 8, karakterisert ved at forbiløpet har aksial forbindelse med ventilhulrommet i forbiløpsventilen og har i hovedsaken radielt utløp fra ventilhulrommet, at forbiløpsventilens ventillegeme innbefatter en stang med den nevnte tetningsflate utformet på en aksialt sett indre ende av stangen, at huset innbefatter en åpning som går aksialt i fra ventilhulromrost i forbiløpsventilen og til utsiden av huset, at stangen har en utvidet del som befinner seg inne i denne åpning, at det er anordnet en ventilspindel-pakningsanordning og en pakningsaktiverings <1-> anordning for avtetting av åpningen rundt stangen aksialt utenfor ventilhulrommet i forbiløpsventilen, at det nevnte deksel er anordnet på pakningsaktiveringsanordningen, at stangen strekker seg inn i dekselet, idet det nevnte legeme av varmeaktiverbart materiale er lagt inn mellom en aksialt sett ytre ende av stangen og dekselet.

10. Ventil ifølge krav 9, karakterisert ved at forbiløpsventilen innbefatter en sekundær stengeanordning som innbefatter et ringformet sete utformet på pakningsaktiveringsanordningen ved den aksialt sett ytre ende av ventilhulrommet i forbilø psventilen og et korresponderende ringformet sete utformet på den nevnte stangutvidelse, idet disse to tetningselementer vanligvis.vil ha en aksial inn-byrdes avstand, men kan bringes til tetningssamvirke når forbiløpsventilen ventillegeme beveges aksialt utover og åpner forbiløpsventilen, hvorved det tilveiebringes en tetning utad som virker selv om ventilspindel-pakningsanordningen skulle beskadiges.