DE60103295T2

DE60103295T2 - Isolationsventilanordnung

Info

Publication number: DE60103295T2
Application number: DE60103295T
Authority: DE
Inventors: Paul Shillito; Mark Oliver
Original assignee: Oliver Twinsafe Valves Ltd
Current assignee: Oliver Twinsafe Valves Ltd
Priority date: 2000-10-06
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2021-06-14
Also published as: TR200401276T4; ATE266835T1; US6830069B2; GB0024507D0; AU2001264083A1; EP1322886B1; DK1322886T3; WO2002029303A1; EP1322886A1; ES2219529T3; DE60103295D1; US20040016463A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Absperrventilbaugruppe und insbesondere eine Absperrkugelventilbaugruppe für einen Einbau in Rohrleitungen.
Die gegenwärtige Arbeitspraxis in der Rohrleitungs- und Anlageninstallationsindustrie (Onshore und Offshore) ist aus Sicherheitsgründen der Einbau einer Absperrventilbaugruppe in der Form von zwei Ein-Kugel-Ventileinheiten einander benachbart an vorgegebenen Stellen innerhalb einer Fluidrohrleitung. Die Kugelventileinheiten werden mittels Flansch miteinander verbunden und jede ist wiederum mittels eines Flansches mit einem entsprechenden benachbarten Rohrleitungsende verbunden. Die Gesamtlänge einer jeden Kugelventileinheit ist in Übereinstimmung mit den Internationalen Standards, wie beispielsweise dem ANSI B16.10, DIN und dergleichen.
Die Kugelventileinheiten sind beide geschlossen, beispielsweise während Arbeiter stromabwärts von der Absperrventilbaugruppe arbeiten, wobei die Sicherheit der Arbeiter garantiert und beibehalten wird, sollte eine der Kugelventileinheiten versagen.
Eine Doppelkugelabsperrventilbaugruppe mit zwei Kugelventilen, die innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses montiert sind, wird in unserem UK Patent Nr. 2271164 beschrieben. Die Ventilbaugruppe ermöglicht, dass zwei Kugelventile in einer genormten Länge für eine Einzelventilbaugruppe aufgenommen werden. Die beschriebene Baugruppe ist nur für eine Verwendung bei Rohrleitungen geeignet, die Bohrungen von bis zu und einschließlich etwa 2" (5,09 cm) aufweisen, da sie frei bewegliche Kugeln benutzt. Derartige Kugeln dürfen sich in einer axialen Richtung frei bewegen, wenn sie sich in geschlossenen Positionen befinden, um so eine nachteilige Belastung der Arbeitsspindel zu verhindern, die an jeder Kugel befestigt ist, und um eine Expansion und Kontraktion als Ergebnis von Temperaturveränderungen auszugleichen. In Rohrleitungen mit Bohrungen mit einem Durchmesser von größer als 2" (5,08 cm) ist es im allgemeinen erforderlich, drehzapfenmontierte Kugelventile zu verwenden, da diese dabei sind, sich dem Schub zu stellen, der durch die größeren Drücke erzeugt wird. Die Kugelventile sind in Position relativ zum Gehäuse mittels der Drehzapfen befestigt, können sich aber ungehindert relativ zu den Ventilsitzen drehen, die federbelastet sind. Ventilsitze für Drehzapfenventilkugeln nehmen eine größere Länge als ein einfacher O-Ring oder andere Sitze auf, die bei frei beweglichen Kugelventilen verwendet werden können. Angesichts dessen war es bisher nicht möglich, eine Doppelkugelventilbaugruppe mit einer genormten Länge für eine Ein-Kugel-Ventileinheit für eine Verwendung bei größeren Rohrleitungen bereitzustellen.
Das GB-A-805990 beschreibt eine Rohrverbindung, die ein Paar miteinander verbundene Kugelhähne aufweist, die jeweils ein Kugelventil aufweisen. Die äußersten Ventilsitze eines jeden Kugelventils werden mittels eines Endverbinders an Ort und Stelle gehalten, der sich aus dem Gehäuse heraus erstreckt und ein mit Außengewinde versehenes Element für eine Schraubverbindung mit der restlichen Rohrleitung bereitstellt. Die Baugruppe ist nicht ausreichend kompakt, um die Standardforderungen zu erfüllen.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das vorangehend erwähnte Problem zu verhindern oder zu mildern und eine Absperrventilbaugruppe mit einer Doppelkugelventilbaugruppe bereitzustellen, die in der ANSI- (oder einer gleichwertigen) Länge für ein Ein-Kugel-Ventil aufgenommen wird.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung nach Patentanspruch 1 wird eine Absperrventilbaugruppe für eine Verwendung in einer Rohrleitung bereitgestellt, wobei die Baugruppe aufweist: einen einteiligen Ventilgehäusekörper mit einer Eintritts- und Austrittsöffnung, und in dem ein Paar unabhängig betätigbare Drehschieberventilkugeln angeordnet sind, wobei eine jede eine Öffnung durchgängig aufweist, wobei die Kugeln zwischen einer offenen Position, in der die Öffnung mit der benachbarten Öffnung in Verbindung ist, und einer geschlossenen Position drehbar ist, in der die Ventilkugel die benachbarte Öffnung verschließt; einen Ventilsitz, der jede Ventilkugel im Gehäuse trägt; ein Ventilsitzarretierelement, das in mindestens einer der Öffnungen angeordnet ist und einen Strömungsdurchgang durchgängig für eine Verbindung mit der benachbarten Ventilkugelöffnung definiert, wobei das Arretierelement am Gehäusekörper befestigt ist und ein erstes Ende proximal zu einer der Ventilkugeln und ein zweites Ende für einen Eingriff mit einem Rohrformstück der Rohrleitung aufweist, worin das Arretierelement den Ventilsitz aufnimmt und das Arretierelement im wesentlichen vollständig im Gehäuse aufgenommen wird, wobei das zweite Ende des Arretierelementes so angepasst ist, dass es abdichtend mit einem Rohrformstück in Eingriff kommt.
Die Bereitstellung eines Ventilsitzhalteelementes, das im Gehäusekörper angeordnet ist, gestattet, dass die Länge der Ventilbaugruppe im Vergleich zu Konstruktionen nach dem bisherigen Stand der Technik verringert wird, so dass die Länge der Baugruppe dem International Standard ANSI B16.10 oder einem Äquivalent entspricht. Das bedeutet, dass die Baugruppe (mit zwei Kugelventilen) verwendet werden kann, um eine Ventilbaugruppe mit einer einzelnen Ventilkugel bei einer vorhandenen Rohrleitung ohne die Notwendigkeit einer Modifizierung der Rohrleitung auszuwechseln.
Vorzugsweise wird ein Ventilsitzträger zwischen dem Arretierelement und dem Ventilsitz bereitgestellt. Der Sitzträger kann eine Aussparung aufweisen, in die der Ventilsitz eingepasst wird.
Idealerweise wird der Ventilsitz in Richtung der entsprechenden Ventilkugel vorgespannt. Die Vorspannkraft kann mittels eines Vorspannelementes bereitgestellt werden, das in einer Aussparung im Ventilsitzträger oder alternativ in einer Aussparung im Arretierelement untergebracht ist.
Das Arretierelement ist am Gehäusekörper beispielsweise mittels mindestens einem Bolzens oder durch Gewindeeingriff befestigt.
Die Ventilkugeln sind vorzugsweise drehbar auf mindestens einem Drehzapfen angeordnet.
Es kann eine Aussparung für eine Dichtung im zweiten Ende des Arretierelementes vorhanden sein.
Spezifische Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden jetzt nur als Beispiel mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
1 eine teilweise geschnittene Längsdarstellung einer ersten Ausführung einer Absperrventilbaugruppe der vorliegenden Erfindung;
2 eine Draufsicht einer zweiten Ausführung einer Absperrventilbaugruppe der vorliegenden Erfindung;
3 eine teilweise weggeschnittene Teildarstellung eines Endes der Baugruppe aus 2; und
4 eine Seitenansicht der Baugruppe aus 2.
Die Absperrventilbaugruppen der vorliegenden Erfindung entsprechen den Internationalen Standards betreffs der Flanschgröße (ANSI B16.5), der Gesamtlänge (ANSI B16.10), der Bohrungsdurchmesser der Ventilkugel (API 6D), der Wanddicken (ANSI B16.34, Tabelle 3 und ASME VIII) und der Betriebsdrücke innerhalb eines jeden der festgelegten Konstruktionsparameter.
Mit Bezugnahme auf 1 der Zeichnungen ist die typische Absperrventilbaugruppe eine Doppelkugelventileinheit, die einen Gehäusekörper 1 von genormter Länge für eine Verbindung in einer Rohrleitung mittels Rohrformstücken 2 und ein Paar Ventilkugeln 3 aufweist, die innerhalb einer Ventilkammer 4 im Gehäuse 1 montiert sind.
Das Gehäuse 1 wird beispielsweise aus Stahl hergestellt und weist eine Öffnung 5 an jedem Ende auf, durch die die Ventilkugeln 3 eingesetzt werden. Die Ventilkammer 4 wird in zwei Teile durch eine mittlere Wand 6 getrennt, die von einer mittleren Öffnung 7 durchdrungen wird, um eine Fluidverbindung zwischen den zwei Teilen der Kammer 4 zu gestatten. Die mittlere Wand 6 weist eine abgestufte Aussparung 8 auf jeder Seite für die Aufnahme eines Ventilsitzträgers 9 auf. Die Gehäuseöffnungen 5 an jedem Ende sind teilweise durch ein Ventilsitzhalteelement 10, das im allgemeinen ringförmig ist, mit einer mittleren Öffnung 11 verschlossen, um den Fluideintritt 12 und den Austritt 13 für die Ventilbaugruppe zu definieren. Das Ende des Halteelementes 10 benachbart einer jeden Ventilkugel 3 hält einen weiteren Ventilsitzträger 14 in einer abgestuften Aussparung 15. Jeder der Ventilsitzträger 9, 14 weist ein erstes Ende mit einer konkaven Fläche 16 auf, die komplementär zur kugelförmigen Fläche der Ventilkugel 3 ist, und die ausgespart ist, um einen Ventilsitz 17 (beispielsweise aus einem Polymer oder Metall hergestellt) aufzunehmen. Das entgegengesetzte Ende des Ventilsitzträgers 9 ist so abgestuft, dass es in die abgestufte Aussparung 8, 15 der mittleren Wand 6 oder des Halteelementes 10 passt und weist ringförmige periphere Aussparungen, die den O-Ring und die Grafoil-Dichtungen (feuerbeständige) 20, 21 tragen, und axiale Aussparungen 22 auf, die Vorspannfedern 23 für das Treiben des Sitzträgers 9 in Richtung der Ventilkugeln 3 tragen.
Eine jede der Ventilkugeln 3 weist eine Öffnung 25 durchgehend für eine Verbindung mit dem Eintritt 12, dem Austritt 13 und den mittleren Öffnungen 7 auf und ist drehbar auf einem stationären Drehzapfen 26 montiert, der durch eine Wand des Gehäuses 1 in die Ventilkammer 4 ragt. Die Ventilkugeln 3 sind drehbar mittels der Spindeln 27, die in den Aufnahmen 28 in den Ventilkugeln 3 diametral entgegengesetzt eines jeden Drehzapfens 26 im Eingriff sind. Die entgegengesetzten Enden der Spindeln 27 sind mit geeigneten Betätigungselementen (in 1 nicht gezeigt) für eine Drehung der Ventilkugeln 3 zwischen offenen Positionen, in denen ihre Öffnungen 25 in axialer Übereinstimmung mit dem Eintritt 12, dem Austritt 13 und den mittleren Öffnungen 7 sind, und einer geschlossenen Position verbunden, in der die Ventilkugelöffnungen 25 nicht mit den anderen Öffnungen 12, 13, 7 in Verbindung stehen.
Das Ende der Halteelemente 10 entgegengesetzt den Ventilsitzträgern 9 ist so konstruiert, dass es abdichtend mit einem Rohrformstück 2 der Rohrleitung so in Eingriff kommt, dass die Eintrittsöffnung 12 und die Austrittsöffnung 13 mit der Rohrleitung 30 in Übereinstimmung sind. Die Endflächen der Arretierelemente 10 und des Rohrformstückes 2 weisen jeweils eine Ringnut 32 für die Aufnahme einer Dichtung (nicht gezeigt) auf Jedes Rohrformstück 30 weist einen Flansch 33 auf, der mit dem Gehäusekörper 1 der Baugruppe mittels der sich axial erstreckenden Bolzen 34 (nur eine wird auf jeder Seite gezeigt) verbunden ist.
Die Arretierelemente 10 werden an Ort und Stelle im Gehäuse 1 mittels einer Vielzahl von Bolzen 35 gesichert, wie gezeigt wird. Die Arretierelemente 10 können aus irgendeinem geeigneten Material, wie beispielsweise Stahl, hergestellt werden.
Die vorangehend beschriebene Konstruktion ermöglicht, dass zwei Kugelventile in einem Gehäuse angeordnet werden, das eine Länge aufweist, die dem Internationalen Standard für ein Ein-Kugel-Ventilgehäuse äquivalent ist. Die Länge der in 1 gezeigten Baugruppe beträgt 549 mm, was der ANSI-Standard B16.10 für ein Kugelventil der Klasse 1500 mit einer 4" Bohrung ist. Die punktierten vertikalen Linien zeigen die Enden einer kleineren Version der gleichen Konstruktion mit einer Länge von 460 mm, was der ANSI-Standard B16.10 für ein Kugelventil der Klasse 900 mit einer 4" Bohrung ist. Das wird durch die Bereitstellung eines angrenzenden Arretierelementes möglich gemacht, das selbst vollständig oder im wesentlichen vollständig im Gehäuse der Baugruppe aufgenommen wird und die inneren Bauteile, wie beispielsweise die Ventilsitze und die Träger, an Ort und Stelle hält. Es kommt ebenfalls direkt mit dem Rohrleitungsnetz in Eingriff, in das die Ventilbaugruppe eingepasst werden soll. Das hebt die Forderung nach Flanschen an jedem Ende der Ventilbaugruppe auf. Die gleiche Konfiguration kann für Bohrungen anderer Größen bereitgestellt werden, wie beispielsweise 3", 6", 8", 10" und größer.
Während der Montage kann jede der Ventilkugeln 3 in das Gehäuse 1 durch die entsprechende Öffnung 5 am Ende des Gehäuses 1 eingesetzt und danach durch Einsetzen der Arretierelemente 10 und der Ventilsitzträger 9, 14 (mit den Ventilsitzen 17) an Ort und Stelle gehalten werden.
Die Ausführung in 2 bis 4 ist im wesentlichen gleich der in 1, und Teilen, die jenen in 1 entsprechen, werden die gleichen Bezugszahlen, um 100 vergrößert, gegeben, und sie werden nicht weiter beschrieben, ausgenommen insoweit wie sie von ihren Gegenstücken in 1 abweichen. Die Ausführung zeigt ein einzelnes Betätigungselement 140, das lösbar mit jeder der Ventilspindeln 127, um eine Drehung der dazugehörenden Ventilkugel 103 zu bewirken, und einem dazwischenliegenden Entlüftungsventil 141 verbunden werden kann. Bei dieser speziellen Ausführung ist das Arretierelement 110 nicht am Gehäuse mittels Bolzen gesichert.
Es wird erkannt werden, dass zahlreiche Abwandlungen zu der vorangehend beschriebenen Konstruktion vorgenommen werden können, ohne dass man vom Bereich der Erfindung abweicht, wie er in den als Anhang beigefügten Patentansprüchen definiert wird. Insbesondere kann das Arretierelement im Gehäusekörper mittels einer geeigneten Einrichtung gehalten werden. Beispielsweise kann das Arretierelement mittels Gewinde im Eintritt oder Austritt des Gehäuses verbunden werden. Außerdem kann der Ventilsitz gegen die Ventilkugel mittels eines Federelementes vorgespannt werden, das in einer Aussparung im Arretierelement eher als dem Ventilsitzträger angeordnet ist.

Claims

Absperrventilbaugruppe für eine Verwendung in einer Rohrleitung, wobei die Baugruppe aufweist: einen Ventilgehäusekörper (1) mit einer Eintritts- und Austrittsöffnung (12, 13), und in dem ein Paar unabhängig betätigbare Drehschieberventilkugeln (3) angeordnet sind, wobei eine jede eine Öffnung (25) durchgängig aufweist, wobei die Kugeln (3) zwischen einer offenen Position, in der die Öffnung mit der benachbarten Öffnung in Verbindung ist, und einer geschlossenen Öffnung drehbar ist, in der die Ventilkugel die benachbarte Öffnung verschließt; einen Ventilsitz (17), der jede Ventilkugel (3) im Gehäuse (1) trägt; ein Ventilsitzarretierelement (10), das in mindestens einer der Öffnungen (12, 13) angeordnet ist und einen Strömungsdurchgang (11) durchgängig für eine Verbindung mit der benachbarten Ventilkugelöffnung (25) definiert, wobei das Arretierelement (10) am Gehäusekörper (1) befestigt ist und ein erstes Ende proximal zu einer der Ventilkugeln (3), und das den Ventilsitz (17) trägt, und ein zweites Ende für einen Eingriff mit einem Rohrformstück (2) der Rohrleitung aufweist, wodurch das Arretierelement den Ventilsitz (17) aufnimmt und das zweite Ende des Arretierelementes (10) so angepasst ist, das es abdichtend mit dem Rohrformstück (2) in Eingriff kommt, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierelement (10) im wesentlichen vollständig im Gehäusekörper (1) aufgenommen wird, der ein einteiliger Ventilgehäusekörper ist.
Absperrventilbaugruppe nach Anspruch 1, die außerdem einen Ventilsitzträger (9, 14) zwischen dem oder einem jeden Arretierelement (10) und dem oder jedem Ventilsitz (17) aufweist.
Absperrventilbaugruppe nach Anspruch 2, bei der der Ventilsitzträger (9, 14) in Richtung der entsprechenden Ventilkugel (3) mittels eines Vorspannelementes (23) vorgespannt wird.
Absperrventilbaugruppe nach Anspruch 3, bei der das Vorspannelement (23) in einer Aussparung (22) im Ventilsitzträger (9, 14) untergebracht ist.
Absperrventilbaugruppe nach Anspruch 3, bei der das Vorspannelement (23) in einer Aussparung im Arretierelement (10) untergebracht ist.
Absperrventilbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Länge der Baugruppe dem International Standard ANSI B16.10 oder einem Äquivalent entspricht.
Absperrventilbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Arretierelement (10) am Gehäusekörper (1) mittels mindestens einem Bolzen befestigt ist.
Absperrventilbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Arretierelement (10) am Gehäusekörper (1) mittels Gewindeeingriff befestigt ist.
Absperrventilbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Ventilkugeln (3) drehbar auf mindestens einem Drehzapfen (26) angeordnet sind.
Absperrventilbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Aussparung (32) für eine Dichtung im zweiten Ende des Arretierelementes vorhanden ist.
Absperrventilbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Zwischenwand (6) zwischen den Ventilkugeln (3) vorhanden ist, wobei die Wand auf jeder Seite den Ventilsitz (17) für jede Ventilkugel trägt.