DE69008710T2

DE69008710T2 - Ventil mit ausbaubarem Einsatzstück.

Info

Publication number: DE69008710T2
Application number: DE69008710T
Authority: DE
Inventors: John Lawson
Original assignee: Cooper Industries LLC
Current assignee: Cameron International Corp
Priority date: 1990-03-23
Filing date: 1990-03-23
Publication date: 1994-08-18
Anticipated expiration: 2010-03-24
Also published as: ATE105386T1; EP0447707B1; AU7272891A; NO911165L; US5083582A; DE69008710D1; CA2037696A1; EP0447707A1; NO175386B; SG59885G; AU649021B2; NO175386C; NO911165D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Ventilbaugruppen. Sie ist insbesondere auf Ventile anwendbar, die üblicherweise an relativ schwerzugänglichen Orten verwendet werden, wie z.B. bei Ventilen, die für submarine Pipelines verwendet werden.
Die Bestandteile von Ventilen, beispielsweise von Schieberventilen, die an submarinen Orten verwendet werden, sind Verschleiß, Korrosion und Abrieb ausgesetzt und müssen daher periodisch ausgewechselt werden. Es wurde vorgeschlagen, Strömungssteuerkomponenten derartiger Ventile, typischerweise Schieber und Sitze an einem Einsatz zu montieren, der auswechselbar in einer Aufnahme eines Aufnehmers befestigt ist. Die Aufnahme kann mit der durch das Ventil gesteuerten Strömungsleitung verbunden sein. Dies ermöglicht es, daß der Einsatz entweder durch einen Fahrzeugführer oder durch ferngesteuert bedientes Fahrzeug zum Ersatz der Ventilkomponenten entfernt werden kann. Bei derartigen Anordnungen ist es notwendig, eine ausreichende Dichtung zwischen dem Einsatz und dem Aufnehmer bereitzustellen. Bekannte Anordnungen verwenden Einsätze oder Aufnehmer, die relativ kompliziert herzustellen sind und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Ventilanordnung vom Typ mit Einsatz bereitzustellen, die relativ einfach herzustellen ist.
US-A-4,179,009 offenbart ein Schieberventil, das einen Schieber aufweist, der axial gegenüber Sitzelementen erweiterbar ist, so daß die Sitzelemente in eine Metall/Metall-Dichtungsanordnung sowohl mit dem Schieber als auch mit den flachen Flächen in einander gegenüberliegenden Ausnehmungen der Aufnahme gedrückt werden.
US-A-2,705,019 offenbart ein Schieberventil mit einer einen Hohlraum aufweisenden Aufnahme und einem Einsatzbaugruppe, die austauschbar in den Hohlraum in eine Position einsetzbar ist, in der sich koaxial durch die Aufnahme und die Einsatzbaugruppe Bohrungen erstrecken, um einen Strömungweg durch das Ventil und durch die flachen Flächen zu bilden, wobei die Einsatzbaugruppe einen Körper umfaßt, der gleitbar in den Hohlraum einsetzbar ist, wobei er Ventilelemente zur Steuerung des Strömungsflußes durch den Strömungsweg trägt, wobei die Ventilelemente zwei ringförmige koaxiale Sitzelemente, die in einer Bohrung durch die Einsatzbaugruppe aufgenommen sind und in jede der flachen Oberflächen eingreifen, und einen Schieber zwischen den benachbarten Enden der beiden Sitzelemente umfassen, der gleitbar quer zur Achse der Sitzelemente angeordnet ist, um den Strömungsweg zu öffnen und zu schließen. Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist ein derartiges Ventil dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum einander gegenüberliegende Ausnehmungen mit gegenüberliegenden flachen Flächen aufweist, der Schieber axial gegenüber den Sitzelementen erweiterbar ist, so daß die Sitzelemente in eine Metall/Metall-Dichtungsanordnung sowohl mit dem Schieber als auch mit den flachen Flächen komprimierbar sind; und dadurch, daß Teile der gegenüberliegenden Flächen der Ausnehmungen vom Eingang der Bohrung zu den flachen Flächen aufeinanderzulaufen bevor sie in die flachen Flächen übergehen, um die Sitzelemente zwischen die flachen Flächen während des Einsetzens der Einsatzbaugruppe zu führen.
Die Erfindung wird nun beispielsweise unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Hierin zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Ventilaufbaus, und
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 nach Fig. 1.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen umfaßt eine Ventilbaugruppe eine Aufnahme 10, die eine Ventileinsatzbaugruppe 11 aufnehmen kann. Die Aufnahme 10 umfaßt einen Metallblock mit einer ersten Bohrung 12, in welcher der Einsatz 11 angeordnet werden kann. Die Bohrung 12 ist an ihrem unteren Ende geschlossen. Die Bohrung 12 ist im allgemeinen zylindrisch und weist einen oberen Abschnitt 14 auf, der etwas weiter ist als der untere Abschnitt 15. Die Wand des oberen Bohrungsabschnitts 14 ist zu ihrem oberen Ende hin darüberhinaus leicht nach außen geneigt. An einander gegenüberliegenden Positionen der Wandung des oberen Bohrabschnitts 14 sind sich der Länge nach erstreckende Ausnehmungen 16, 17 eingebracht, die im allgemeinen einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Eine zweite Bohrung 20 erstreckt sich durch die Aufnahme 10 im wesentlichen in einer Richtung senkrecht zur Achse der ersten Bohrung 12. Die zweite Bohrung 20 öffnet sich in ihrem unteren Teil in den oberen Bohrungsabschnitt 14. Die Ausnehmungen 16, 17 sind so bemessen, daß eine flache Oberfläche um jede Öffnung der Bohrung 20 an ihrer Verbindung mit der Bohrung 12 vorgesehen ist. Die Längserstreckung ihrer Ausnehmung 16, 17 reicht vom oberen Ende der Bohrung 12 bis in eine Position gerade unterhalb der Bohrung 20. Die zweite Bohrung 20 bildet einen Strömungsweg für Flüssigkeiten , wie Öl, welches in einer submarinen Strömungsleitung fließt. Typischerweise ist die Aufnahme 10 mit einer solchen Strömungsleitung verbunden.
Der obere Teil des Aufnahmeblocks 10 hat einen sich nach außen erstreckten ringförmigen Flansch 25 um das obere Ende der Bohrung 12. Die obere Fläche des Blockes innerhalb des Flansches ist mit einer ringförmigen Kerbe 26 versehen.
Die Einsatzbaugruppe besteht aus einem Körperteil 30, welches im allgemeinen zylindrisch ist. Ein oberes Teil 31 des Körpers 30 hat einen Durchmesser der etwas größer ist als der des unteren Teils 32. Der untere Teil 32 ist in der unteren Bohrung 15 einsetzbar, während der obere Teil im oberen Bohrungsabschnitt 14 angeordnet ist. Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, sind die einander gegenüberliegenden Teilabschnitte 33, 34 des oberen Gehäuseteils 31 weggeschnitten, die neben den Ausnehmungen 16 und 17 der Aufnahme 10 angeordnet sind. Das Körperteil 30 besteht aus einer zentralen Durchgangsöffnung 38 rechteckigen Querschnitts, wobei diese Öffnung zur Aufnahme eines erweiterbaren Schiebers 40 ausgelegt ist. Das obere Körperteil 31 ist mit Sacklöchern 39 versehen, die sich axial in die Wand des Körperteils 30 von dessen oberer Oberfläche erstrecken. Diese Bohrungen sind im Eingriff mit Schrauben 44, die den Körper 30 mit einer Deckelbaugruppe 48 verbinden.
Der Körper 30 weist auch seitliche Durchgangsbohrungen 50 senkrecht zur Längsachse der Öffnung 38 auf. Die Bohrung 50 ist so angeordnet, daß sie sich koaxial mit der Bohrung 20 erstreckt, wenn der Einsatz an seinem Platz in der Aufnahme ist. Zwei ringförmige Sitzelemente 52, 53 werden vom Körper 30 an einander gegenüberliegenden Endschnitten der Bohrung 50 getragen. Die ringförmigen inneren und äußeren Endflächen jedes Sitzelementes tragen Metalldichtungen 54, die in Kerben der Sitze angeordnet sind.
Der Schieber 40 besteht aus einem Schieber des erweiterbaren TYPS, der über eine nach oben sich durch den Deckel 48 erstreckende Stange 55 mit einem Betätigungsmechanismus (nicht gezeigt) verbunden ist. Der Betätigungsmechanismus kann so bedient werden, daß der Schieber in herkömmlicher Art und Weise betätigbar ist. Der Schieber umfaßt zwei nebeneinanderliegende Teile 58, 59, die aufeinanderpassende innere Eingriffsprofile 60 aufweisen, so daß wenn ein Teil axial relativ zum anderen bewegt wird, die wirksame Breitenabmessung des Schiebers veränderbar ist. Die beiden Teile des Schiebers weisen eine Durchgangsbohrung 60 auf, die durch Axialbewegung des Schiebers mit der Bohrung in Ausrichtung gebracht werden kann. Wenn der Schieber 40 in der in Fig. 1 gezeigten Position ist, verhindert er den Durchfluß der Strömungsleitung 20. Wenn der Schieber angehoben wird, so daß die Bohrung 60 in Ausrichtung mit der Strömungsleitung 20 gebracht wird, ist das Ventil offen und Flüssigkeit kann durch das Ventil fließen.
Die Deckelbaugruppe 48 ist mit einer Schulter 62 ausgebildet, die im zusammengebauten Zustand mit einem ringförmigen Klemmring 65 im Eingriff ist, der den Flansch 25 aufnimmt, um die Deckelbaugruppe mit dem Gehäuse 10 zu verbinden. Die untere Fläche des Deckels weist eine ringförmige Kerbe 66 auf, die mit der Kerbe 26 in Ausrichtung ist. Eine geeignete Dichtung ist in den einander ausgerichteten Kerben angeordnet.
Beim Betrieb wird der Ventilkörper 30 zunächst mit der Deckelbaugruppe 48 unter Verwendung der Schrauben 44 verbunden. Der Schieber 40 wird so angeordnet, daß seine Breitenausdehnung minimal ist. Der Deckel wird dann mit dem Körper 30, welcher von ihm herabhängt, in die Aufnahme 10 eingelassen. Der Körper 30 ist so ausgerichtet, daß die einander gegenüberliegenden Abflachungen des Körpers so angeordnet sind, daß sie zu den Ausnehmungen 16 und 17 in der Aufnahme 10 korrespondieren. Der Körper 30 wird dann in die in der Aufnahme gebildeten Bohrung 12 eingelassen. Wie ersichtlich ist, sind die äußeren Abmessungen des Körpers 30 derart, daß ein schmaler Zwischenraum zwischen dem Körper und der Wandung der Bohrung 12 verbleibt. Wenn der Schieber im Zustand minimaler Breitenausdehnung ist, ist ein Zwischenraum zwischen den äußeren Enden der Sitzelemente 52, 53 und der Wand der Bohrung 12 in der Aufnahme gebildet. Wenn der Körper in eine Position herabgelassen wurde, die der in Fig. 1 gezeigten entspricht, wird der Schieber betätigt, so daß seine seitliche Ausdehnung vergrößert wird. Dieser Vorgang bewirkt eine relativ hohe Last zwischen dem Schieber und den Sitzelementen 52, 53, die eine Metall/Metall-Dichtung zwischen dem Schieberkörper und der Dichtung 54 am inneren Ende jedes Elements 52, 53 und zwischen dem Aufnahmekörper 10 und der Dichtung 54 am äußeren Ende jedes Sitzelements hervorruft. Der Deckel 48 ist gegenüber dem Aufnahmekörper 10 durch den Klemmring 65 gesichert. Wie ersichtlich ist, ist die Vorrichtung relativ einfach zu montieren und zu betätigen und sie ist auch relativ einfach herstellbar. Die Montage kann durch ein ferngesteuert bedienbares Fahrzeug oder durch einen Fahrzeugführer durchgeführt werden.
Die in den Zeichnungen gezeigte Anordnung weist einen Schieberkörper 30 auf, der mit einer Deckelbaugruppe 40 mittels der Schrauben 44 verbunden ist. Es ist ersichtlich, daß es auch möglich ist, eine Anordnung herzustellen, bei der der Körper 30 und die Deckelbaugruppe 48 einstückig ausgebildet sind.
Es ist ersichtlich, daß der Ausbau des Einsatzbaugruppe im wesentlichen umgekehrt des oben beschriebenen Montagevorganges ist. Der Ring 65 wird gelöst und der Schieber wird betätigt, so daß dieser den Zustand minimaler Breite einnimmt. Die Einsatzbaugruppe kann dann aus der Aufnahme entfernt werden.

Claims

1. Schieberventil umfassend eine Aufnahme (10) mit einem Hohlraum (12) und einer Einsatzbaugruppe (11), die austauschbar in den Hohlraum in eine Position einsetzbar ist, in der sich durch die Aufnahme und die Einsatzbaugruppe Bohrungen (20, 50) koaxial erstrecken, um einen Strömungsweg durch das Ventil und durch die flachen Oberflächen zu bilden, wobei die Einsatzbaugruppe einen Körper (30) umfaßt, der gleitbar in den Hohlraum einsetzbar ist, wobei er Ventilelemente zur Steuerung des Flüssigkeitsflusses durch den Strömungsweg trägt, wobei die Ventilelemente zwei ringförmige koaxiale Sitzelemente (52, 54), die innerhalb der Bohrung (50) durch die Einsatzbaugruppe aufgenommen sind und in jede der flachen Oberflächen eingreifen, und einen Schieber (40) zwischen den benachbarten Enden der beiden Sitzelemente umfassen, der gleitbar quer zur Achse der Sitzelemente zum Öffnen und Schließen des Strömungsweges vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum einander diametral gegenüberliegende Ausnehmungen mit gegenüberliegenden flachen Flächen aufweist; der Schieber axial gegen die Sitzelemente erweiterbar ist, so daß die Sitzelemente in eine Metall/Metall-Dichtungsanordnung sowohl mit dem Schieber als auch mit den flachen Flächen komprimierbar ist; und daß Teile gegenüberliegender Flächen (12, 16) der Ausnehmungen vom Eingang der Bohrung zu den flachen Flächen aufeinanderzulaufen bevor sie in die flachen Flächen übergehen, um die Sitzelemente zwischen die flachen Flächen während des Einsetzens der Einsatzbaugruppe zu führen.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (12) im wesentlichen zylindrisch ist und die Ausnehmungen (16, 17) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt in einer Ebene senkrecht zur Einsetzrichtung der Einsatzbaugruppe (11) in den Hohlraum aufweisen.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (30) durch einen Deckelbaugruppe (48) getragen wird.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (30) mit der Deckelbaugruppe (48) durch Sicherungsmittel (44) verbunden ist.

5. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (30) und die Deckelbaugruppe (48) einstückig ausgebildet sind.

6. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einander gegenüberliegende Stirnflächen des ringförmigen Sitzelements (52, 53) Metalldichtungsmittel (54) zur Dichtung gegen den Schieber (40) und die Aufnahme (10) tragen.