NO862323L - Trykkoverfoeringanordning. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår en forbedret ventil

med en trykksamsvarende aktuator som beveger ventilens sluse-

del og dens tilknyttede spindel mellom åpen og lukket stilling. Slike ventiler er i vanlig bruk ved overhaling av oljebrønner

og gassbrønner og de installeres aktivert i åpen stilling når arbeid skal gjøres i brønnen. Ventilen er ment å påvirkes av varme slik at ventilen i tilfelle av brann vil lukke for å hindre at brønnfluidene utsettes for brannen. Det er ikke ønskelig, men det skjer ofte at ventilen kryper til lukket stilling under bruk, noe som kan skje med tidligere varmepåvirkbare ventiler som baserer seg på eutektiske materialer som når de belastes av trykkreftene fra brønnhullet på spindelen.

Det har vært i bruk tidligere innretninger hvori et varme-påvirkbart materiale brukes for å understøtte spindelen slik at ventilen forblir i den ønskede stillingen på grunn av det varmepåvirkbare materialets understøttelse, men slike materialer er ofte ikke sterke nok til å motstå den kontinuerlige kraften som er et resultat av trykket på spindelen, noe som forårsaker at det varmepåvirkbare materialet kryper. Patent nr. 2 647 721 til A.S. Volpin, patent nr. 2 973 776 til H. Allen, patent nr. 3 659 624 og 3 842 853 til Kelly, patent nr. 4 214 600 til L. Williams og patent nr. 4 421 134 til Bruton åpenbarer en sluseventil med stigende spindel som har en lang understøttelses-hylse av smeltbart materiale som understøtter ventilen i sin innerste stilling, hvorved alt materiale må smelte for at ventilslusen skal tillates å bevege seg til sin øvre (eller lukkede) stilling og for å tillate at spindelskulderen skal ligge an mot setet som omgir dekselutboringen. En slik hylse må minst være så lang som ventilslaget pluss den nødvendige avstanden for å bevege ventilspindelen tilbake til den ligger an mot setet sitt.

En sluseventil som har stigende spindel med en hette som

har en hylse av smeltbart materiale som understøtter spindelen. Den smeltbare hylsen har tilstrekkelig lengde for å tillate

at spindelen beveger seg langt nok, slik at slusen beveges til sin ytterstilling og spindelen også ligger an mot setet i dekslet. Ulempen ved en slik konstruksjon er at kryping kan forekomme og også at hele hylsen må smelte eller fordampe

for at spindelbevegelsen skal bli fullstendig. Hylsen kan

også krype under høytemperaturforhold hvor temperaturen er mindre enn den forvalgte smelteutløsningstemperaturen.

Den foreliggende oppfinnelsen angår en ventil med stigende spindel som aktiveres i samsvar med trykk, som normalt er åpen og låst i åpen stilling, men som er varmepåvirkelig slik at den beveger seg til sin lukkede stilling når den utsettes for brann.

Ventilen omfatter et hus med et innløp, et utløp, et ventilkanuner og et ventilsete som omgir åpningen mellom innløpet og utløpet, et deksel forbundet med huset hvorigjennom der er en utboring som står i forbindelse med ventilkammeret, en ventilsluse plassert i nevnte ventilkammer og som samvirker med nevnte ventilsete for å åpne og stenge for strømning gjennom nevnte ventil, en spindel som er forbundet med nevnte ventilsluse og som strekker seg gjennom nevnte deksels utboring,

en trykksamsvarende aktuator som er forbundet med nevnte spindel med midler for tilførsel og utlufting av trykkfluid til og fra nevnte aktuator, et hus festet til dekslet, en leddmekanisme understøttet av nevnte hus i en utstrakt stilling med midler for å inngripe med spindelens ytre ende, varmefølsomme midler for å holde leddmekanismen i sin utstrakte stilling hvor den understøtter spindelen og midler for å presse leddmekanismen vekk fra sin utstrakte stilling når nevnte varmefølsomme midler utløser leddmekanismen for derved å fjerne understøttelsen som holder nevnte ventilsluse i sin innerste stilling.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å anordne en forbedret ventil med stigende spindel som kan plasseres i åpen stilling ved bruk av ventilen, men som vil lukke som svar på varme uten at der oppstår problemer med delvis lukking.

Et annet formål er å anordne en forbedret varmefølsom ventil med stigende spindel som holdes i åpen stilling ved hjelp av varmefølsomt materiale som brukes på en slik måte at det tillater rask og positiv utløsning av ventilen slik at den beveger seg til sin lukkede stilling.

Et videre formål med oppfinnelsen er å anordne en forbedret varmefølsom ventil med stigende spindel som holdes i åpen stilling ved hjelp av varmefølsomt materiale og som ikke er utsatt for for tidlig stengning eller kryping.

Disse og andre formål og fordeler med den foreliggende oppfinnelsen settes frem og forklares i det følgende med henvis-ning til tegningene, hvor

figur 1 er et delvis lengdesnittriss av den foreliggende oppfinnelsens forbedrede varmefølsomme ventil,

figur 2 er et tverrsnitt gjennom varmeutløsningsinnretnin-gen langs linjen 2 - 2 i figur 1,

figur 3 er et snitt av varmeutløsningsinnretningen langs linjen 3 - 3 i figur 1, og

figur 4 er et riss lignende figur 1, men som viser utløs-ning av den varmeutløsende innretningen.

Forbedret sluseventil 10 ifølge den foreliggende oppfinnelsen omfatter ventilhus 12 med innløp 14 og utløp 16 som kommuni-serer med kammer 18. Deksel 20 er festet til ventilhus 12

og har gjennomgående utboring 22 som står i forbindelse med kammer 18. Ventilsete 24 omgir utløpets 16 åpning inn mot kammer 18. Ventilsluse 26 er plassert i ventilkammer 18 og er forbundet ventilspindel 28 som strekker seg gjennom utboring 22 i deksel 20. Aktuator 30 er forbundet med deksel 20 og spindel 28 og beveger ventilslusen 26 mellom stillinger som åpner for og lukker for strøm gjennom ventilsete 24. Aktuator 30 omfatter rørformet hus 32 som er festet til dekslets 20

ytre ende og stempel 34 plassert innen hus 32 for resiproserende samsvar med trykk innen hus 32 på stemplets motsatte sider. Stempel 34 er festet til spindel 28 og stemplets 34 bevegelse forårsaker bevegelse av spindel 28 og ventilsluse 26. Husets 32 ytre ende er lukket ved hjelp av endedel 36 som er vist integrert med hus 32, men som kan være en separat del. Endedel 36 har utboring 38 hvorigjennom spindelens 28 ytre ende strekker seg i et tettende forhold.

Varmesamsvarende eller varmefølsom innretning eller topp

40 er festet til aktuatorhusets 32 ytre ende som vist, og omfatter hus 42 hvorav den indre delen 42a er rørformet og den ytre delen 42b er flat og omfatter aksielt utstrekkende spor 42c. Spindelfrembringer 44 er plassert innen den indre husdelen 42a normalt i anlegg mot spindelens 28 ytre ende. Innretning 40 virker slik at den anordner varmefølsom understøttelse etter at ventilsluse 26 er beveget til sin innerste eller åpne stilling som vist i figur 1, for å holde spindel 28 og ventilsluse 26 i denne stillingen. Dette gjøres ved å skru hus 42 på de ut-vendige gjengene 46 som omgir endedel 36. Innretning 40 omfatter i tillegg ledd 48 og 50, varmesamsvarende eller smeltbart rør 52 og fjær 54. Ledd 48 er sikret innen slisse 49 i frembringer 44 ved hjelp av bolt 56 som strekker seg gjennom ledd 48 og hvis ender er plassert i utboring 58 gjennom frembringer 44, noe som sees best i figur 3. Leddets 48 andre ende er dreibart sammenmontert med leddets 50 indre ende ved hjelp av bolt 60. Leddets 50 ytre ende er dreibart festet i spor 42c til den flate ytre husdelen 42b ved hjelp av bolt 62.Smeltbart rør 52 er på

en passende måte festet i understøttende stilling i forhold til leddene 48 og 50 ved hjelp av låseringer 64 og 66 som er plassert i spor innen husdel 42b som best vist i figur 2. Smeltbart rør 52 omfatter radielt gjennomgående åpninger 53. Husdel 42a er generelt rørformet og avgrenser sylinder 68 hvori frembringer 44 er plassert. Den ytre flate husdelen 42b omfatter muffe 70 med tverrgående gjennomgående utboring 72 og parallelle flenser 74 og 76 som strekker seg vekk fra muffe 70 på begge sider av slisse 42c som igjen anordner åpningen hvori de forbundne ledd

48 og 50 er plassert og kan dreies for å tillate frembringer

44 og spindel 28 å bevege seg. Fjær 54 er plassert i utboring

72 og dens ytre ende understøttes i hettemutter 78 og dens indre ende ligger an mot leddenes 48 og 50 indre overflater for å presse disse leddene mot rør 52.

Det bør bemerkes at ledd 48 og 50 i installert drifts-stilling ikke strekker seg forbi en senterstilling som klart er vist i figur 1. Leddets 50 side som ligger an mot røret 52

er konkav og har form av rørets 52 ytre slik at der er et vesent-lig overflateanlegg mellom ledd 50 og rør 52. De øvre og nedre overflatene av leddets 50 gaffeldel kan også gli langs flensenes 74 og 76 indre overflater. Med denne spesielle oppbygningen av inngrepet mellom ledd 50 og rør 52 og plasseringen av rør 52 i flenser 74 og 76 plasseres rør 52 i skjær nesten uten andre påkjenninger som kunne forårsaket at det ga etter. Ledd 48 er utformet slik at det ikke kommer i berøring med rør 52 for så-ledes å unngå og påføre rør 52 bøyemomentkrefter som kunne for-skyve den ønskede utløsningstemperaturen og utløsningstidspunktet.

Rørets 52 materiale er valgt slik at det skal bryte sammen

i skjær ved en forvalgt temperatur hvorved ventilsluse 26 skal

bevege seg til lukket stilling. Når rør 52 utsettes for en slik forvalgt temperatur, yter den ikke lenger tilstrekkelig motstand til å hindre bevegelse av ledd 48 og 50, og disse beveger seg og tillater at frembringer 44 beveger seg som vist i figur 4. Et typisk foretrukket materiale er et polykarbonat

med en smeltetemperatur mindre enn 204°C. Et foretrukket materiale er polykarbonatet som markedsføres av General Electric Company og som selges under varemerket "Lexan", grad 101 og 1500. "Lexan 101" er et høyviskositetsmateriale med mykningstemperatur mellom 152 og 157°C og som smelter mellom 166 og 177°C. "Lexan 1500" har en mykningstemperatur mellom 154 - 160°C og smelter ved ca. 171°C. Andre passende materialer som smelter ved den forvalgte temperatur og som gir skjærutløsning av utløsningsinnretning 40 ved den forvalgte temperaturen og innen den tillatte tidsperioden ifølge API 14D kan brukes i røret 52. Smeltbart materiale av sølvlodd-typen er funnet utilfredsstil-lende fordi det bryter sammen når det utsettes for skjærbelast-ningen i innretning 40.

API Spee. 14D angår sikringsventiler for brønnhoder på overflaten ved bruk til havs og omfatter avsnitt 2.4 vedrørende varmefølsomme innretninger for åpen låsbar stilling. Dette avsnittet krever at innretningen skal holde ventilen åpen ved at-mosfærisk temperatur opp til 66°C når ventilhuset er under maksimalt tillatt arbeidstrykk og aktuatoren utluftet til atmos-færen. Dette avsnittet krever også at innretningen skal tillate at ventilen lukker bare under påvirkning av aktuatorkrefter (intet trykk i ventilhus eller aktuator) innen seks minutter etter at den utsettes for en kontrollert omgivende temperatur på 538°C. Den bør også være konstruert for å aktiveres ved en vedvarende maksimaltemperatur på 204°C.

Den foreliggende oppfinnelsens forbedrede konstruksjon er konstruert for å oppfylle disse API-spesifikasjonene og har i laboratorieprøver oppfylt disse spesifikasjonene.

I den foreliggende oppfinnelsens varmefølsomme innretning ville et typisk rør 52 ha en ytterdiameter på 63 mm, en utboring på 51 mm og en lengde på 76 mm. Med et slikt rør påvirker fjærer 54 leddmekanismen 48, 50 med en initiallast på 1335 newton for å sikre at leddmekanismen beveger seg når innretningen 4 0 utsettes for en maksimaltemperatur på 204°C.

Claims (14)

1. Varmefølsom ventil,karakterisert vedat den omfatter et hus med et innløp, et utløp og et ventilkammer mellom disse med et ventilsete i nevnte ventilkammer som omgir én av nevnte innløps og nevnte utløps åpninger inn i nevnte ventilkammer, en ventilsluse bevegelig plassert i nevnte kammer som samvirker med nevnte sete for å åpne for og stenge for strømning gjennom nevnte ventil, et deksel festet til nevnte ventilhus med en gjennomgående åpning, en ventilspindel festet til nevnte ventilsluse som strekker seg gjennom nevnte dekselåpning, midler forbundet med nevnte spindel for å aktivere nevnte ventilsluse til åpen og lukket stilling, leddmekanisme som inngriper med og understøtter nevnte ventilspindels ytre ende i dens innerste stilling, og varmesamsvarende midler som holder nevnte leddmekanisme i nevnte spindelunderstøttende stilling, hvor nevnte varmesamsvarende midler utløser nevnte leddmekanisme når den utsettes for for mye varme slik at nevnte ventilspindels understøttelse fjernes for å tillate at den beveger seg utover for å lukke for strømning gjennom nevnte ventil.

2. Ventil ifølge krav 1,karakterisert vedat nevnte leddmekanisme i sin understøttende stilling er strukket ut til en nesten rett stilling og nevnte varmesamsvarende midler omfatter et varmefølsomt rør som med sin ytre sylinderformede overflate ligger an mot nevnte leddmekanisme for å holde nevnte leddmekanisme i sin utstrukne stilling og hvor nevnte rør, når det utsettes for høy temperatur over en forvalgt temperatur, utløser nevnte leddmekanisme slik at denne tillates å dreie og ventilslusen tillates å bevege seg til sin ytterste stilling.

3. Ventil ifølge krav 2,karakterisert vedat den omfatter midler for å holde nevnte leddmekanisme mot nevnte rør.

4. Ventil ifølge krav 4,karakterisert vedat nevnte leddmekanisme omfatter et par ledd hvis tilstøtende ender er dreibart forbundet med hverandre, et ledds ene ende er dreibart forbundet til en bevegelig del som ligger an mot nevnte ventilspindels ytre ende og det andre leddets ytterende er dreibart forbundet med et hus forbundet med nevnte aktuatormidler.

5. Ventil ifølge krav 1,karakterisert vedat nevnte varmesamsvarende midlers materiale er et polykarbonat med en mykningstemperatur mellom 152°C og 160°C.

6. Ventil ifølge krav 2,karakterisert vedat ett av de nevnte ledd er utformet slik at det passer tett mot nevnte varmefølsomme rørs ytre og nevnte andre ledd er utformet slik at inngrep hindres mellom det og det varmefølsomme rørets ytre overflate.

7. Varmefølsom spindelholdeinnretning som en underkombinasjon med en trykkaktivert ventil med stigende spindel som har en trykksamsvarende aktuator forbundet for å bevege ventilslusen og som har en spindel som strekker seg utover fra denne,karakterisert vedat den omfatter et hus som er slik tilpasset at det kan forbindes med ventilaktuatoren, en frembringer glidende plassert i nevnte hus for inngrep med nevnte spindels ytre ende, en leddmekanisme som forbindelsesdel mellom nevnte hus og nevnte frembringer for å holde nevnte frembringer i en slik stilling at den holder spindelen i sin innerste stilling, varmesamsvarende midler som holder nevnte leddmekanisme i en slik stilling at den understøtter nevnte frembringer, og midler som holder nevnte leddmekanisme mot nevnte varmesamsvarende midler hvor nevnte varmesamsvarende midler når de utsettes for for mye varme utløser nevnte leddmekanisme slik at nevnte spindels understøttelse fjernes og tillater at denne beveger seg utover for å tillate at ventilen stenges.

8. Anordning ifølge krav 7,karakterisert vedat nevnte varmesamsvarende midler omfatter et varmefølsomt rør som med sin ytre sylinderformede overflate inngriper med nevnte leddmekanisme for å holde nevnte leddmekanisme i sin utstrakte stilling hvor nevnte rør når det utsettes for forhøyede temperaturer over en forvalgt temperatur utløser nevnte leddmekanisme slik at den tillates å dreie og tillater nevnte frembringer å bevege seg vekk fra den stillingen hvor den holder spindelen på plass.

9. Anordning ifølge krav 8,karakterisert vedat nevnte varmefølsomme rør i hovedsak bare utsettes for fjær-krefter fra nevnte leddmekanisme.

10. Anordning ifølge krav 8,karakterisert vedat nevnte varmefølsomme rør er av polykarbonatmateriale med en mykningstemperatur i området fra 152°C til 160°C og har tilstrekkelig tykkelse og styrke til at for tidlig sammenbrudd unngås før det utsettes for temperaturer over 65°C.

11. Anordning ifølge krav 8,karakterisert vedat midlene som holder nevnte leddmekanisme mot nevnte varmeføl-somme rør er en fjær.

12.. Anordning ifølge krav 8,karakterisert vedat nevnte leddmekanisme omfatter et par ledd hvis tilstøtende ender er dreibart festet til hverandre, et ledds ene ende er dreibart festet til nevnte frembringer og det andre ledds ytre ende er dreibart festet til nevnte hus.

13. Anordning ifølge krav 8,karakterisert vedat nevnte leddmekanisme er plassert mot nevnte varmesamsvarende midler fra en dødpunktstilling.

14. Anordning ifølge krav 8,karakterisert vedat ett av de nevnte ledd er utformet slik at det passer inn tett mot nevnte varmefølsomme rørs ytre og nevnte andre ledd er utformet for å hindre at det inngriper med det varmefølsomme rørets ytre overflate.