NO173625B - MOLDING VALVE DEVICE - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en anordning ved kuleventil, særlig stor kuleventil for bruk i olje- og gassinstallasjoner for produksjon til havs. Det dreier seg her om ventiler av den art som omfatter en dreibar ventilkule med et løp eller en gjennomstrømningspassasje, en bevegelig sete- eller pakningsholder, og midler til å bevege holderen i retning mot, resp. fra, samvirkende partier av ventilkulen. This invention relates to a device for a ball valve, in particular a large ball valve for use in oil and gas installations for offshore production. These are valves of the kind that comprise a rotatable valve ball with a barrel or a flow passage, a movable seat or gasket holder, and means to move the holder in the direction towards, or from, cooperating parts of the valve ball.

Oppfinnelsen kan anses å være en videreutvikling eller modifikasjon av en vent i Ikons truks jon foreslått i norsk patentsøknad nr. 90.2751 av 20.06.90. Det henvises også til norsk patent 159.681, som viser en ventiIkonstruksjon som i prinsippet har endel likhetspunkter med ventilen ifølge den nettopp nevnte patentsøknad. Foreliggende oppfinnelse går ut på å forbedre visse funksjoner ved slike ventiler, herunder beskyttelse og sikring av vitale deler i ventilkonstruksjonene mot slitasje, korrosjon og tæring, som kan forårsakes bl.a. av de media som ventilene skal arbeide med. The invention can be considered to be a further development or modification of a valve in Ikon's trick proposed in Norwegian patent application no. 90.2751 of 20.06.90. Reference is also made to Norwegian patent 159,681, which shows a valve construction which in principle has certain points of similarity with the valve according to the just-mentioned patent application. The present invention aims to improve certain functions of such valves, including the protection and securing of vital parts in the valve constructions against wear, corrosion and corrosion, which can be caused by e.g. of the media with which the valves are to work.

Det skal også henvises til norsk patent 160.022 som vedrører en anordning for å tette en spalte mellom et for-skyvbart hulstempel og et hylseformet tetningssete i en meget spesiell form for ventil. Selv om utformingen av samvirkende tetningsf later tildels kan anses å svare til dem som her skal beskrives i det følgende, er det klart at den tidligere foreslåtte konstruksjon ligger meget fjernt fra den type kuleventiler som foreliggende oppfinnelse beskjeftiger seg med. Reference should also be made to Norwegian patent 160,022 which relates to a device for sealing a gap between a displaceable hollow piston and a sleeve-shaped sealing seat in a very special form of valve. Although the design of cooperating sealing surfaces can be considered to correspond in part to those which will be described here in the following, it is clear that the previously proposed construction is very far from the type of ball valves with which the present invention deals.

Endelig henvises her til DE 3.007.284, DE 3.208.908 og DE 3.208.907 som ytterligere eksempler på kjent teknikk. Finally, reference is made here to DE 3,007,284, DE 3,208,908 and DE 3,208,907 as further examples of prior art.

Den nye og særegne kombinasjon av trekk ved ventilanord-ningen ifølge oppfinnelsen, med det innledningsvis gitte utgangspunkt, er nærmere angitt i patentkravene. The new and distinctive combination of features of the valve device according to the invention, with the initially given starting point, is specified in more detail in the patent claims.

Vesentlige fordeler som blir oppnådd ved hjelp av oppfinnelsen, består i en ny selvlåsende virkning og en god beskyttelse av ventilens tetningsorganer. Denne beskyttel-sesvirkning er av særlig interesse i forhold til alle media og forurensninger som kan passere gjennom ventilen i åpen stilling. Substantial advantages that are achieved by means of the invention consist in a new self-locking effect and a good protection of the valve's sealing means. This protective effect is of particular interest in relation to all media and contaminants that can pass through the valve in the open position.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningene, som eksempelvis illustrerer for-skjellige ventilutførelser ifølge oppfinnelsen. In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawings, which for example illustrate different valve designs according to the invention.

På tegningene viser: The drawings show:

fig. 1 aksielle snitt gjennom en kuleventil i tre for- skjellige arbeidsstillinger (fig. IA/fig. IB/fig. fig. 1 axial section through a ball valve in three for- different working positions (fig. IA/fig. IB/fig.

1C) , 1C),

fig. 2 viser i forstørrelse et utsnitt av ventilen på fig. fig. 2 shows an enlarged section of the valve in fig.

1 i åpen stilling (fig. IB) i en noe modifisert 1 in the open position (fig. IB) in a somewhat modified

utførelse, og execution, and

fig. 3 viser likeledes forstørrelse som på fig. 2, men av en annen modifisert utførelse. fig. 3 also shows enlargement as in fig. 2, but of another modified embodiment.

På tegningene er det vist et ventilhus 1 med et innmontert kuleformet ventillegeme 2 som har en sentral gjennomstrømningspassasje (løp) 6. The drawings show a valve housing 1 with a fitted ball-shaped valve body 2 which has a central flow passage (run) 6.

Fig. IA viser ventilkulen 2 i lukkestilling, dvs. med gjennomløpets akse 10 vertikalt på figuren. Fig. IB og 1C viser ventilen i åpen stilling, dvs. med aksen 10 horison-talt. Fig. 1C viser en sete- eller pakningsholder 8 i til-baketrukket stilling, mens holderen 9 på fig. IA og IB er ført frem til samvirkende og tettende stillinger mot ventilkulen 2. Fig. IA shows the valve ball 2 in the closed position, i.e. with the passage axis 10 vertical in the figure. Fig. 1B and 1C show the valve in the open position, i.e. with the axis 10 horizontal. Fig. 1C shows a seat or gasket holder 8 in a retracted position, while the holder 9 in fig. IA and IB are moved to cooperating and sealing positions against the valve ball 2.

I likhet med forannevnte, tidligere foreslåtte konstruksjoner, er således holderne 8 og 9 innrettet til å kunne beveges i retning mot, resp. fra, ventilkulen 2, hvilket kan skje f.eks. med hydraulisk trykk mot stempelflater, henholdsvis 11 og 12 på de to holdere, forsåvidt angår frem-skyvning av holderne mot ventilkulen. Tilsvarende motstående stempelflater kan tjene til motsatt forskyvningsbevegelse. Kanaler for tilførsel av hydraulisk trykk er utelatt på tegningen. Som i tidligere kjente konstruksjoner kan det også være anordnet fjærer for permanent å utøve en trykkraft på sete- eller pakningsholderne. Betegnelsen sete- eller pakningsholdere anvendes her fordi disse holdere eventuelt kan være utformet uten egentlige tetnings- eller paknings-elementer, idet slike elementer etter omstendighetene kan være montert på samvirkende flater eller partier på selve ventilkulen. Similar to the aforementioned, previously proposed constructions, the holders 8 and 9 are thus arranged to be able to be moved in the direction towards, resp. from, the valve ball 2, which can happen e.g. with hydraulic pressure against piston surfaces, respectively 11 and 12 on the two holders, insofar as it concerns pushing the holders forward towards the valve ball. Correspondingly opposed piston surfaces can serve for opposite displacement movement. Channels for the supply of hydraulic pressure are omitted from the drawing. As in previously known constructions, springs can also be arranged to permanently exert a compressive force on the seat or gasket holders. The term seat or gasket holders is used here because these holders may possibly be designed without actual sealing or gasket elements, as such elements may, depending on the circumstances, be mounted on interacting surfaces or parts of the valve ball itself.

I åpen stilling, som særlig illustrert med fig. IB, er det dannet en fortløpende kanal gjennom hele ventilen, nemlig mellom endestusser 3 og 4 ved motsatte ender av ventilhuset 1, med løpet eller strømningspassasjen 6 gjennom ventilkulen 2, og med holderne 8 og 9 som innvendig har begrensnings-flater stort sett i flukt med det indre kanaltverrsnitt forøvrig, slik at gjennomstrømning av aktuelle medier gjennom ventilen i åpen stilling kan skje mest mulig uhindret. In the open position, as particularly illustrated with fig. IB, a continuous channel is formed through the entire valve, namely between end pieces 3 and 4 at opposite ends of the valve housing 1, with the barrel or flow passage 6 through the valve ball 2, and with the holders 8 and 9 which internally have limiting surfaces largely flush with the internal channel cross-section otherwise, so that the flow of relevant media through the valve in the open position can take place as unhindered as possible.

Betraktes først ventilen i åpen stilling, som vist på fig. IB (se også fig. 1C), fremgår det at et fremspringende kantparti 20 er anordnet omkring åpningen av gjennomløpet 6 ved overflaten av kulen 2. Det fremspringende parti 20 er utformet med en tetningsflate 21 som vender radielt innad og er konisk for samvirke med en tilsvarende konisk utadrettet tetningsflate 18 på et fremre parti 17 av holderen 8. If we first consider the valve in the open position, as shown in fig. IB (see also fig. 1C), it appears that a projecting edge part 20 is arranged around the opening of the passage 6 at the surface of the ball 2. The projecting part 20 is designed with a sealing surface 21 which faces radially inwards and is conical for cooperation with a corresponding conical outwardly directed sealing surface 18 on a front part 17 of the holder 8.

Det vil innses at når holderen 8 presses (til venstre på tegningene) mot ventilkulen 2, vil det kunne frembringes et meget betydelig tetningstrykk mellom de samvirkende koniske flater 18 og 21 (fig. IB), slik at den ønskede tetningsvirkning blir oppnådd også under vanskelige forhold og med høye trykk i de strømmende medier. Det kan i denne forbindelse være meget fordelaktig å sørge for at holderen blir selvlåsende i forhold til ventilkulen i denne stilling, etter å være presset mot dette med en gitt kraft, f.eks. bevirket av det forannevnte hydrauliske system. Med sikte på en slik selvlåsende virkning er det hensiktsmessig å avpasse tet-ningsflåtenes konisitet, overflatebehandling og materialvalg i de samvirkende deler, slik at en tilstrekkelig friksjon mellom flatene 18 og 21 blir oppnådd. Dette innebærer at en motsatt rettet, f.eks. hydraulisk, kraft, må anvendes for å oppheve tetningsvirkningen, dvs. ved å trekke holderen 8 (mot høyre på fig. IB) bort fra ventilkulen 2 med sikte på f.eks. å omstille denne til lukkestilling. It will be realized that when the holder 8 is pressed (on the left in the drawings) against the valve ball 2, it will be possible to produce a very significant sealing pressure between the cooperating conical surfaces 18 and 21 (fig. IB), so that the desired sealing effect is achieved even under difficult conditions and with high pressures in the flowing media. In this connection, it can be very advantageous to ensure that the holder becomes self-locking in relation to the valve ball in this position, after being pressed against it with a given force, e.g. effected by the aforementioned hydraulic system. With a view to such a self-locking effect, it is appropriate to adjust the conicity of the sealing rafts, surface treatment and material selection in the interacting parts, so that sufficient friction between the surfaces 18 and 21 is achieved. This means that an oppositely directed, e.g. hydraulic force must be used to undo the sealing effect, i.e. by pulling the holder 8 (towards the right in fig. IB) away from the valve ball 2 with a view to e.g. to change this to the closed position.

Når det gjelder plasseringen av den koniske tetningsflate 21 i forhold til kuleflaten på kulen 2, er det ifølge oppfinnelsen fordelaktig at flaten 21 ligger umiddel-bart innenfor kuleflaten, slik det fremgår av tegningene. En slik plassering vil være optimal, bl.a. av hensyn til den nødvendige bevegelse av holderen 8. With regard to the location of the conical sealing surface 21 in relation to the ball surface of the ball 2, according to the invention it is advantageous that the surface 21 lies immediately within the ball surface, as is evident from the drawings. Such a location would be optimal, i.a. due to the necessary movement of the holder 8.

Mer spesielt fremgår det av tegningsfigurene at den ytre flate på det fremspringende parti 20 i det minste tilnærmet utgjør en fortsettelse av kuleflaten som stort sett avgrenser ventilkulen 2. På begge sider av fremspringet 20 kan den viste utforming anses å omfatte to spor eller utsparinger, nemlig utsparingen eller kantpartiet 2OA som danner den forannevnte tetningsflate 21, og det mer utpregede spor 2OB, som har sin funksjon i ventilens lukkestilling, som vist på fig. IA. I denne lukkestilling er således det fremre parti av holderen 9 ført inn i sporet 2OB for tettsluttende anlegg mot tetningsflaten 19 i sporet. Tetning i denne stilling blir oppnådd på helt tilsvarende måte som vist og forklart ovenfor i forbindelse med ventilens åpne stilling på fig. IB og 1C. I de viste utførelser er den koniske tetningsdel 18 på holderne 8 og 9 vendt utad, med tilsvarende innadvendende tetningsflater 19 og 21 på ventilkulen 2. Det vil innses at forholdet kunne vært omvendt med hensyn til denne innbyrdes orientering av de samvirkende tetningsflater og -deler. Disse kan videre være forsynt med særskilte paknings-elementer, enten på holderne eller på ventilkulen. More particularly, it appears from the drawings that the outer surface of the projecting part 20 at least approximately constitutes a continuation of the ball surface which largely delimits the valve ball 2. On both sides of the projection 20, the design shown can be considered to comprise two grooves or recesses, namely the recess or edge portion 2OA which forms the aforementioned sealing surface 21, and the more pronounced groove 2OB, which has its function in the closed position of the valve, as shown in fig. IA. In this closed position, the front part of the holder 9 is thus guided into the groove 2OB for tight fitting against the sealing surface 19 in the groove. Sealing in this position is achieved in a completely similar manner as shown and explained above in connection with the valve's open position in fig. IB and 1C. In the embodiments shown, the conical sealing part 18 on the holders 8 and 9 faces outwards, with corresponding inward-facing sealing surfaces 19 and 21 on the valve ball 2. It will be realized that the relationship could have been reversed with regard to this mutual orientation of the interacting sealing surfaces and parts. These can also be provided with special sealing elements, either on the holders or on the valve ball.

Fig. 2 viser en modifisert utførelse hvor en holder 8A på sitt fremre parti 27 er forsynt med et pakningselement 29 for tetning mot en samvirkende tetningsflate på ventilkulens fremspringende kantparti 30, som forøvrig stort sett til-svarer det fremspringende parti 20 i utførelsen på fig. l. Som følge av pakningselementet 29 er imidlertid utsparingen på den ene side av kantpartiet 30 og sporet 3OB på den andre siden utformet med en avtrappet tetningsflate med sikte på samvirke med pakningselementet 29. Fig. 2 shows a modified embodiment where a holder 8A on its front part 27 is provided with a sealing element 29 for sealing against a cooperating sealing surface on the projecting edge part 30 of the valve ball, which otherwise largely corresponds to the projecting part 20 in the embodiment in fig. l. As a result of the sealing element 29, however, the recess on one side of the edge portion 30 and the groove 3OB on the other side are designed with a stepped sealing surface with a view to cooperating with the sealing element 29.

På fig. 2 er det videre vist i detalj vedrørende monteringen av holderen 8A i ventilhuset 1, nemlig ved hjelp av en holdering 24 og en låsering 25. Forøvrig vil det ved utførelsen på fig. 2 være riktig å snakke om en pakningsholder 8A på grunn av pakningselementet 29. In fig. 2, it is further shown in detail regarding the mounting of the holder 8A in the valve housing 1, namely by means of a retaining ring 24 and a locking ring 25. Incidentally, in the embodiment in fig. 2 be correct to speak of a gasket holder 8A because of the gasket element 29.

I begge de foran omtalte utførelser (fig. 1 og fig. 2) vil det bli oppnådd en forbedret tetningsvirkning ved å øke det hydrauliske trykk mot flatene 11 og 12 på den stempel-lignende del av holderne 8 og 9, henholdsvis i ventilens åpne stilling og i dennes lukkestilling. I alle utførelser hvor det fremre parti på holderne har radielt utadvendende tetningsflater vil et høyt trykk i de medier som påvirker ventilen, forårsake en viss elastisk ekspansjon radielt utad av de fremre partier på holderne, hvilket også bidrar til en forsterket sammenpresning i tetningsflåtene, slik at bedre tetningsvirkning blir resultatet. In both of the aforementioned designs (fig. 1 and fig. 2), an improved sealing effect will be achieved by increasing the hydraulic pressure against the surfaces 11 and 12 on the piston-like part of the holders 8 and 9, respectively in the open position of the valve and in its closed position. In all designs where the front part of the holders have radially outward facing sealing surfaces, a high pressure in the media affecting the valve will cause a certain elastic expansion radially outwards of the front parts of the holders, which also contributes to an increased compression in the sealing rafts, so that better sealing effect is the result.

Som det også fremgår av fig. l vil i lukkestilling, henholdsvis åpen stilling av ventilen, de ikke virkende tetningsflater i vedkommende ventilstilling, befinne seg avsperret fra mediene i tilknyttede rørledninger, slik at de for øyeblikket inaktive tetningsdeler og -flater, ikke blir forurenset eller utsatt for annen uheldig påvirkning fra mediene. As can also be seen from fig. l in the closed position, or open position of the valve, the non-working sealing surfaces in the relevant valve position will be sealed off from the media in connected pipelines, so that the currently inactive sealing parts and surfaces are not contaminated or exposed to other adverse effects from the media .

I den spesielle modifikasjon som er illustrert på tegningenes fig. 3, har de komplementære tetningsflater i forbindelse med det fremspringende kantparti 40, en dobbeltkrummet form. Holderen 8B har her et fremre parti 37 med en tetningsflate 28 hvis kontur i aksielt snitt har en tilnærmet og delvis S-form, med en noe større ytre diameter eller "høyde" på sin fremre del 28A. Den samvirkende tetningsflate 31 på fremspringet 40 har en i prinsippet komplementær form med en utbuling 3IA innrettet til å tre inn i en tilsvarende forsenkning i tetningsdelen 28 på holderen 8B. En slik utformning innebærer at de samvirkende deler må undergå en viss elastisk deformasjon under sammenpresningen til den stilling som er vist på fig. 3. Helt analogt har sporet 4OB på den andre siden av fremspringet 40 en tetningsflate 41 med en forhøyning 4IA. Funksjonen og tetningsvirkningen blir da helt tilsvarende i ventilens lukkestilling. In the particular modification illustrated in the drawings fig. 3, the complementary sealing surfaces in connection with the projecting edge portion 40 have a double curved shape. The holder 8B here has a front part 37 with a sealing surface 28 whose contour in axial section has an approximate and partial S-shape, with a somewhat larger outer diameter or "height" on its front part 28A. The cooperating sealing surface 31 on the projection 40 has a basically complementary shape with a bulge 3IA arranged to enter a corresponding depression in the sealing part 28 of the holder 8B. Such a design means that the cooperating parts must undergo a certain elastic deformation during the compression to the position shown in fig. 3. Completely analogously, the groove 4OB on the other side of the projection 40 has a sealing surface 41 with an elevation 4IA. The function and sealing effect are then completely equivalent in the valve's closed position.

Claims (6)

1. Anordning ved kuleventil, særlig stor kuleventil for bruk i olje- og gassinstallasjoner for produksjon til havs, av den art som omfatter en dreibar ventilkule (2) med et gjennomløp (6), minst en bevegelig sete- eller pakningsholder (8,8A,8B,9) og midler (11,12) til å bevege holderen (8,9) i retning mot, resp. fra, samvirkende partier (20,30,40) av ventilkulen, karakterisert ved kombinasjonen av at en eller begge åpninger fra gjennomløpet (6) er omgitt av et kantparti (2OA) med en ringformet og i det minste delvis konisk tetningsflate (21,31,31A), at et fremre parti (17,27,37) på holderen (8,8A,8B) har en ringformet tetningsdel (18,19,28,28A) innrettet til å samvirke med tetningsflaten (21,31,31A) på ventilkulen (2) i dennes åpne stilling, at et annet kantparti (2OB,3OB,4OB) med en ringformet tetningsflate (19,41,4IA) og utformet i prinsippet tilsvarende det nevnte kantparti (20A) med tilhørende tetningsflate, er tildannet på ventilkulen (2) slik at det avgrenser én fortrinnsvis sammenhengende kuleflate på denne, for samvirke med tetningsdelen (18,19,28) på holderen (8,8A,8B) i ventilens lukkestilling, og at kulens tetningsflater (19,21,31,41) og holderens tetningsdel (18,29,28) har slik innbyrdes tilpasset form og/eller materialsammensetning og/eller overflatebehandling at holderen (8,8A,8B) blir selvlåsende i forhold til kulen (2) etter å være presset mot denne med en viss minste kraft.1. Device for a ball valve, especially a large ball valve for use in oil and gas installations for offshore production, of the kind that includes a rotatable valve ball (2) with a passage (6), at least one movable seat or gasket holder (8.8A ,8B,9) and means (11,12) to move the holder (8,9) in the direction towards, resp. from, cooperating parts (20,30,40) of the valve ball, characterized by the combination of that one or both openings from the passage (6) are surrounded by an edge part (2OA) with an annular and at least partially conical sealing surface (21,31,31A), that a front part (17,27,37) of the holder (8,8A,8B) has an annular sealing part (18,19,28,28A) arranged to cooperate with the sealing surface (21,31,31A) of the valve ball (2 ) in its open position, that another edge part (2OB,3OB,4OB) with an annular sealing surface (19,41,4IA) and designed in principle corresponding to the mentioned edge part (20A) with associated sealing surface, is formed on the valve ball (2) so that it preferably delimits one continuous ball surface on this, to cooperate with the sealing part (18,19,28) on the holder (8,8A,8B) in the valve's closed position, and that the ball's sealing surfaces (19,21,31,41) and the holder's sealing part (18,29,28) have such mutually adapted shape and/or material composition and/or surface treatment that the holder (8,8A,8B) becomes self-locking in relation to the ball (2) after being pressed against it with a certain minimum force. 2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den selvlåsende virkning basert på den nevnte innbyrdes tilpassede form er innrettet til å inntre etter en forbigående elastisk deformasjon av kulens kantparti (40) og/eller holderens fremre parti (37) under sammenpresningen. (Fig. 3).2. Device according to claim 1, characterized by that the self-locking action based on the aforementioned mutually adapted shape is arranged to occur after a transient elastic deformation of the edge part (40) of the ball and/or the front part (37) of the holder during the compression. (Fig. 3). 3. Anordning ifølge krav l eller 2, karakterisert ved at kulens tetningsflater (19,21,31,41) er plassert radielt innenfor ventilkulens (2) generelle kuleoverflate.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the ball's sealing surfaces (19,21,31,41) are located radially within the general ball surface of the valve ball (2). 4. Anordning ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at kulens tetningsflater (19,21,31,41) og holderens tetningsdel (18) har samvirkende kjegleflater med samme konisitet og fortrinnsvis danner tetning metall mot metall uten særskilt(e) pakningselement(er).4. Device according to one of claims 1-3, characterized in that the ball's sealing surfaces (19,21,31,41) and the holder's sealing part (18) have interacting cone surfaces with the same conicity and preferably form a metal-to-metal seal without separate sealing element(s). 5. Anordning ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at holderens tetningsdel omfatter et pakningselement (29).5. Device according to one of claims 1-3, characterized in that the sealing part of the holder comprises a sealing element (29). 6. Anordning ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at kulens tetningsflater (19,21,31,41) er stort sett radielt innadvendende, og holderens tetningsdel (18,29,28) er stort sett radielt utadvendende.6. Device according to one of claims 1-5, characterized in that the ball's sealing surfaces (19,21,31,41) are mostly radially inward, and the holder's sealing part (18,29,28) is mostly radially outward.