(12) SØKNAD (19) NO (21) 11198 (13) A1 NORGE (1) Int Cl. F16K 3/02 (06.01) F16K 1/42 (06.01) Patentstyret (21) Søknadsnr 11198 (86) Int.inng.dag og søknadsnr (22) Inng.dag 11.11.22 (8) Videreføringsdag (24) Løpedag 11.11.22 (30) Prioritet.11.29, US, 12/9,63 (41) Alm.tilgj 12.0.30 (73) Innehaver Vetco Gray Inc, 4424 West Sam Houston Pkwy North,Suite 0, US-TX77041 HOUSTON, USA (72) Oppfinner Barney Phillips, Claymore Drive Bridge of Don, GB- ABERDEENSHIRE, ABERDEEN, Storbritannia (74) Fullmektig Bryn Aarflot AS, Postboks 449 Sentrum, 04 OSLO, Norge (4) Benevnelse Metallsetetetning med fleksibel tettekant (7) Sammendrag Et sluseventilsete har en struktur slik at den tilveiebringer en tetningskant eller leppe som bøyer seg under belastning. Leppen danner en dobbelt tetning mot partier av sluseventillegemet når setet settes under en belastning.
1 1 BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN Område for oppfinnelsen Denne oppfinnelsen vedrører generelt sluseventilsetetetninger, og spesielt en metallsetetetning med fleksibel tettekant for å danne en dobbelttetning. 1 Beskrivelse av tidligere teknikk Sluseventiler brukes i undervanns brønnhodekonstruksjoner for en rekke formål. For slik bruk har det vært nødvendig med sluseventiler for å tilveiebringe pålitelig tetning ved svært krevende forhold, som innbefatter høye trykk, store temperaturområder, tilstedeværelse av korrosive fluider, sandpartikler, avfall og lignende. En rekke sluseventiler har brukt forskjellige tetningsformer dannet av elastomere eller andre ikke-metalliske materialer og tilpasset på de stedene som er nødvendig for tetning mot fluidlekkasjer. Imidlertid, så langt det er kjent, har slike ikke-metalliske tettinger blitt ansett for å ikke kunne imøtekomme tetningskrave for svært krevende forhold. OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN 2 30 Kort sagt, oppfinnelsen tilveiebringer et nytt og forbedret ventilsete, som har et rørlegemselement for montering inne i et ventillegeme. Rørelegemet i ventilsetet har en bakende og en frontende for feste med et ventilelement. Rørlegemselement har videre en passasje som har en langsgående akse, og som strekker seg fra frontenden gjennom rørlegemselementet til bakenden. En fleksibel leppe dannes på rørlegemselementet ved bakenden. Den fleksible leppen strekker seg bakover og utover fra bakenden av rørlegemselementet og har en kurvet bakoverrettet tetningsflate dannet på denne for tetningsfeste med ventillegemet. Den fleksible leppen strekker seg radielt utover forbi en utvendig diameter av rørlegemselementet og har en radielt utoverrettende tetningsflate dannet på denne for tetningsfeste med ventillegemet.
2 2 KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE Fig. 1 er en isometrisk snittet betraktning av en sluseventil, som har setetetning ifølge den foreliggende oppfinnelsen. Fig. 2 er en forstørret snittbetraktning av en av seteringene i sluseventilen av Fig. 1. Fig. 3 er en ytterligere forstørret snittet betraktning av et parti av seteringen i sluseventilen av Fig. 2. Fig. 4 er en forstørret snittet betraktning av strukturen i Fig. 3, som illustrerer en første av de dobbelte tetningene som er dannet med den foreliggende oppfinnelsen. Fig. er en forstørret snittbetraktning av strukturen i Fig. 3, som illustrerer en andre av de dobbelte tetningene som er dannet med den foreliggende oppfinnelsen. 1 DETALJERT BESKRIVELSE AV DE FORETRUKNE UTFØRELSESFORMENE 2 30 Med henvisning til Fig. 1 har sluseventil et legeme 12 som har en langsgående utstrekkende passasje 14, som ved hver sin ende er koplet til en strømningsledning eller annet utstyr som passer til (ikke vist). Passasjen 14 strekker seg på tvers gjennom ventillegemet fra motsatte sider og gjennom et sentrert hulrom 16 som strekker seg vertikalt. Et par seteringer er montert på hver side av det sentrerte hulrommet 16 ved krysset mellom passasjen 14 og hulrommet 16, i omkretsmessig utstrekkende forsenkninger 22. Forsenkningene 22 strekker seg langs senteraksene, som er koaksielle med den langsgående aksen til passasjen 14. Et sluseelement 24 av sluseventilen beveger seg innenfor hulrommet 16 mellom en åpen stilling, som er vist i Fig. 1, og en lukket stilling. Sluse 24 vil kunne være en splittblokk eller vil kunne være en enkelt blokk, slik som vist. Sluse 24 har en sentrert åpning 26 gjennom seg, som med passasje 14 registrerer når den er i åpen stilling. En aktuatorspindel 28 får slusen 24 til å bevege seg mellom den åpnede og lukkede stillingen. Spindelen 28 vil enten kunne være en ikkeoppadgående type eller en type som beveger seg langs sin akse når den roteres.
3 3 1 2 30 Aktuatorspindel 28 opereres med en ventilaktuator 30, som vil kunne være av hydraulisk, elektrisk eller manuell type, for å bevege slusen 24 mellom den åpnede og lukkede stillingen. Med henvisning til Fig. 2 er en setering ifølge den foreliggende oppfinnelsen plassert innenfor hver av forsenkningene 22 med en liten klaring til ventillegemet 12. Seteringen vil for eksempel kunne lages av 17-ph rustfritt stål eller en 718 nikkel-stål legering. Man vil kunne forstå at også andre ståltyper vil kunne anvendes om ønskelig. Seteringen er et rørelement som har en overflate langs den utvendige diameteren 32 som passer tett inn i forsenkningen 22 og en innvendig passasje 34 som har en diameter som tilsvarer den innvendige diameteren til passasjen 14. Innvendig passasje 34 har således i realiteten den innvendige diameteren som passasje 14. Seteringen har en frontende eller -flate 36 dannet på en frontende for festing av sluse 24 (Fig. 1). Frontenden eller -flaten 36 av seteringen vil kunne anta en hvilket som helst av flere konvensjonelle former. Som et eksempel vil frontflaten 36 av seteringen være av den typen som er vist frem i US patentnr. 732783, og som herved innlemmes som referanse. Setering ifølge den forliggende oppfinnelsen tilveiebringes med en sylindrisk tetningsleppe eller krageelement 40 (Fig. 3), som dannes slik at den strekker seg utover og radielt bort fra den ringromformede bakskulderen eller krageflaten 42 på baksiden 44. Tetningsleppen 40 har en skråstilt bakflate 46 som strekker seg utover fra en avrundet eller buet overgangsflate 48 som grenser til bakflaten 42. Den skråstilte bakflaten 46 er en bakvegg av den omkretsmessig utstrekkende tetningsleppen eller krageelementet 40. Bakflaten 46 av tetningsleppen 40 strekker radielt seg utover og bort til en første avrundet, omkretsmessig utstrekkende kontakt- og tetningsflate 2. Når leppen 40 ikke er bøyd (Fig. 3) strekker tetningsflaten 2 seg bakover og utover forbi det vertikale planet for bakflaten 44. Leppen 40 er imidlertid fleksibel, og tetningsflaten 2 tilveiebringer, på en måte som skal fremlegges, en første av de doble tetningene ifølge den foreliggende oppfinnelsen. Tetningen skjer på grunn av tetningskontakten av flate 2 med en innvendige tverrgående vegg 22a i forsenkningen 22.
4 4 1 2 30 Tetningsringen 46 har en omkretsmessig utstrekkende skråstilt utvendig kantflate 4 dannet mellom den første tetningsflaten 2 på et utvendig parti 6 av tetningskragen 40. En andre avrundet, omkretsmessig utstrekkende kontakt- og tetningsflate 8 dannes på et innvendig parti av tetningskrageelementet 40 motstilt den første tetningsflaten 2. Når leppen 40 ikke er bøyd (fig. 2), strekker tetningsflaten 8 seg radielt utover forbi den utvendige diameteren 32 til tetningsringen. Flaten 8 på den fleksible leppen 40 tilveiebringer, på en måte som skal fremlegges, en andre av de doble tetningene ifølge den foreliggende oppfinnelsen ved å tette med en sylindrisk vegg 22b i forsenkningen 22. Tetningen oppstår på grunn av tetningskontakt med flate 8 med en innvendig sylindrisk vegg 22b i forsenkningen 22. Tetningsringen 46 har en innadrettet utstrekkende skråstilt flate 60 som strekker seg fra flaten 6 til et avrundet eller buet kryss 62 med en innvendig flate 64 av seteringen for å definere et kammer 66. I et eksempel starter setering ved den buete overgangsflaten 48 som begynner ved en øvre ende av bakskulderen 42. Bakflaten 46 av tetningsleppen 40 strekker seg radielt utover (Fig. 3) fra det vertikale oppover til den første tetningskontaktflaten 2. Den første tetningskontaktflaten 2 strekker seg bakover forbi det vertikale planet av bakflaten 42 i en ikke-bøyd stilling eller tilstand. Den utvendige kantflaten 4 strekker seg fra kontaktflate 2 med en vinkel fra det vertikale til den andre tetningsflaten 8. Den andre tetningsflaten er også avrundet til en buet flate. Den andre tetningsflaten 8 strekker seg radielt utover forbi den utvendige diameteren av seteringen i den ikke-bøyde stillingen, på grunn av klaringen mellom den utvendige diameteren på seteringen og sideveggen i forsenkningen 22. Den innadrettede utstrekkende skråstilte flaten 60 dannes ved en vinkel (Fig. 3) fra det vertikale nedover til det buede krysset 62, som er avrundet med en buet flate. Overgangsflaten mellom den innvendige passasjen 14 og bakskulderen 42 har en skråstilt fasing eller skråfaset flate med en vinkel fra vertikalen, og bakenden av en utvendig vegg av seteringen har en tilsvarende skråfaset eller faset flate (Fig. 3). Ved drift av den forliggende oppfinnelsen, når en belastning påføres, vil seteringen bevege seg bakover og inn i forsenkningen 22, og den første tetningsflaten 2 kommer i kontakt med bakveggen 22a i forsenkningen. Ettersom
1 2 seteringen fortsetter sin bakoverrettet bevegelse, vil tetningsleppen 40 bøye seg forover mot resten av strukturen til seteringen. Bøyningen eller defleksjonen er i hovedsak elastisk og ikke-permanent. Den første metall-til-metall tetningen, ifølge den forliggende oppfinnelsen, dannes således mellom flate 2 og bakveggen 22a i forsenkningen 22. Ettersom påførte krefter på seteringen øker, etableres det kontakt mellom bakflaten 44 av seteringen (Fig. ) og bakveggen 22a. På dette tidspunktet bøyer leppe 40 seg og flate 2 fortsetter i tetningsfeste med bakveggen 22a. Når bøyning av leppen skjer, vil den andre tetningsflaten 8 etablere kontakt mot innvendig sylindrisk vegg 22b i forsenkningen 22, hvilket danner den andre metall-til-metall tetningen ifølge den foreliggende oppfinnelsen. Det vil kunne ses at sluseventilsetet seteringen ifølge den foreliggende oppfinnelsen bøyer seg når den belastes med trykk på den lukkede slusen. Sluseventilen tilveiebringes med et flytende sete med statisk metalltetning med leppe 40 på setet til legemet eller bakoverrettede side på flate 2, så vel som på setet på sluse eller utoverside på flate 8. Strukturen på leppen 40 gjør at en metall-til-metall tetning dannes på disse to stedene når setet belastes på grunn av trykk når sluseventilen er lukket. Tetningene dannet ifølge den foreliggende oppfinnelsen er pålitelige under spesielt krevende forhold på grunn av de dannede metall-til-metall tetningene. Seteringen ifølge den forliggende oppfinnelsen tilveiebringer således høyere pålitelighet og tillater bruk av sluseventil i et bredere anvendelsesområde. Mens oppfinnelsen har blitt vist i sin foretrukne form, bør det være innlysende for fagfolk innen området, at den ikke er begrenset således, men vil være mottakelig for forskjellige endringer uten å avvike fra oppfinnelsens omfang.
6 7 136 P A T E N T K R A V 1. Ventilsete, omfattende: et rørlegemselement for montering i et ventillegeme, en bakende, hvor rørlegemselementet har: en frontende for feste ved et ventilelement; en bakende; en passasje som har en langsgående akse og som strekker seg fra frontenden gjennom rørlegemselementet til bakenden; og en fleksibel leppe dannet på rørlegemselementet ved bakenden, hvor den fleksible leppen strekker seg bakover og utover fra bakenden av rørlegemselementet, og som har en kurvet tetningsflate bakover dannet på denne for tetningsfeste med ventillegemet; den fleksible leppen strekker radielt utover forbi en utvendig diameter av rørlegemselementet og har en radielt utadrettet tetningsflate dannet på denne for tetningsfeste med ventillegemet. 1 2 30 2. Ventilsete ifølge krav 1, hvor den fleksible leppen strekker seg radielt utover i et plan som er skråstilt i forhold til den langsgående aksen for passasjen i rørlegemselementet. 3. Ventilsete ifølge krav 1, hvor den fleksible leppen har en tykkelse som avtar mellom en innvendig ende som grenser til rørlegemselementet og tetningsflatene. 4. Ventilsete ifølge krav 1, hvor rørlegemselementet er monterbart i en sylindrisk forsenkning som har en bakvegg og en sylindrisk sidevegg i ventillegemet, og hvor den bakoverrettede tetningsflaten for den fleksible leppen er festbar med bakveggen til forsenkningen.. Ventilsete ifølge krav 1, hvor rørlegemselementet er monterbart i en sylindrisk forsenkning som har en bakvegg og en sylindrisk sidevegg i ventillegemet, og hvor den utadrettede tetningsflaten for den fleksible leppen er festbar med den sylindriske sideveggen til forsenkningen. 6. Ventilsete ifølge krav 1, hvor den fleksible leppen har en utvendig kantflate som strekker seg mellom bakoverrettede og utadrettede tetningsflater, og den
7 7 utvendige kantflaten er skråstil med hensyn til den langsgående aksen for passasjen i rørlegemselementet. 1 2 30 3 7. Ventilsete ifølge krav 1, hvor rørlegemselementet har et bakre sylindrisk hylseparti dannet på sin bakende og den fleksible leppen dannes på det bakre sylindriske hylsepartiet. 8. Ventilsete ifølge krav 7, hvor en buet overgangsflate dannes på et nedre basisparti av den fleksible leppen som grenser til en bakflate, hvorpå den bakoverrettede tetningsflaten dannes. 9. Ventilsete montert i en ventil, hvor ventilsetet omfatter: et rørlegemselement for montering i et ventillegeme, en bakre ende, hvor rørlegemselementet har: en frontende for feste med et ventilelement; en bakende; en passasje som har en langsgående akse og som strekker seg fra frontenden gjennom rørlegemselementet til den bakoverrettede enden; og en fleksibel leppe dannet på rørlegemselementet ved bakenden, den fleksible leppen strekker seg bakover og utover fra den bakre enden av rørlegemselementet og har en kurvet første tetningsflate dannet på dette for tetningsfeste med ventillegemet; den fleksible leppen strekker seg videre radielt utover forbi en utvendig diameter av rørlegemselementet og har en radiell andre tetningsflate dannet på dette for tetningsfeste med ventillegemet.. Ventilsete ifølge krav 9, hvor den fleksible leppen strekker seg radielt utover i et plan som er skråstilt i forhold den langsgående aksen av passasjen i rørlegemselementet. 11. Ventilsete ifølge krav 9, hvor den fleksible leppen strekker seg radielt utover i et plan som er skråstilt i forhold den langsgående aksen av passasjen i rørlegemselementet. 12. Ventilsete ifølge krav 9, hvor rørlegemselementet er monterbart i en sylindrisk forsenkning som har en bakvegg og en sylindrisk sidevegg i ventillegemet, og den første tetningsflaten til den fleksible leppen er festbar med bakveggen i forsenkningen.
8 7 1 13. Ventilsete ifølge krav 9, hvor rørlegemselementet er monterbart i en sylindrisk forsenkning som har en bakvegg og en sylindrisk sidevegg i ventillegemet, og den andre tetningsflaten til den fleksible leppen er festbar med den sylindriske sideveggen i forsenkningen. 14. Ventilsete ifølge krav 9, hvor den fleksible leppen har en utvendig kantflate som strekker seg mellom første og andre tetningsflater, og den utvendige kantflaten er skråstilt med hensyn til den langsgående aksen til passasjen i rørlegemselementet. 1. Ventilsete ifølge krav 9, hvor rørlegemselementet har et bakre sylindrisk hylseparti dannet på sin bakende og den fleksible leppen dannes på det bakre sylindriske hylsepartiet. 16. Ventilsete ifølge krav 9, hvor en buet overgangsflate dannes på et nedre basisparti av den fleksible leppen som grenser til en bakflate hvorpå den første tetningsflaten dannes.