NO832665L - Sikkerhetskopling mellom en beholder for trykkgass og et avloepssystem - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en sikkerhetskopling som omfatter en ventil og en rørledning som seriekopler en beholder inne-holdende en gass som kan være under trykk, med et system beregnet for avløp av overskytende gass frigjort ved hjelp av ventilen. En slik sikkerhetskopling anvendes særlig i olje-industrien og den kjemiske industri hvor den overskytende gass hvis det er hensiktsmessig tømmes ut i omgivelsene etter å ha gjennomgått en behandling, f.eks. forbrenning.

Oppfinnelsen kan spesielt men ikke utelukkende anvendes på beholdere som inneholder hydrokarboner og nærmere bestemt slike som befinner seg på plattformer til sjøs, fordi dette er hvor plassbesparelse og vektreduksjon som kan oppnås ved hjelp av oppfinnelsen, er mest ønskelig, selv om oppfinnelsen kan skaffe betydelig besparelse i alle brukstilfelle.

Det er vanligvis nødvendig på grunn av driftsbehov og for å øke sikkerheten å anbringe parallelt med rørledningen utstyrt med en sikkerhetsventil, en annen rørledning utstyrt med en sluseventil styrt manuelt eller automatisk for å slippe ut gassen i beholderen meget hurtig, særlig hvis det opptrer en brann.

I samsvar med oppfinnelsen er det skaffet tilveie en sikkerhetskopling mellom en beholder som inneholder en gass under trykk og et gassavløpssystem, omfattende en seriekopling av en rørledning og en ventil utstyrt med en lukkeklaff båret av en betjeningsstang styrt av en pilot som utløser åpningen av ventilen i tilfelle av overtrykk i beholderen, et separat styresystem for forsyning av betjeningsstangen på en slik måte at ventilen åpnes og pilotstyreanordningen mellom betjeningsstangen og lukkeklaffen slik at ventilen også kan funksjonere som en sluseventil som sikrer god lekkasjetetning også etter et antall åpninger til tross for eventuelle deformeringer som kan fremkalles av temperaturvariasjoner.

Behovet for å montere parallelt med forbindelsen mellom nevnte rørledning og nevnte ventil, en annen rørledning utstyrt med en sluseventil kan således unngås. Vektreduksjon som kan oppnås, er særlig betydelig i et oljeanlegg som befinner seg på en havplattform.

På en fordelaktig måte er betjeningsstangen forsynt med et dobbeltvirkende stempel, hvis ene side er beregnet på

å være utsatt for trykket av den gass som foreligger i beholderen, hvilken overføres gjennom styreventilen, og den motsatte side er beregnet på å være utsatt for trykket av et separat styrefluidum som kommer fra en separat kilde for fluidum under trykk og trer i funksjon når ventilen benyttes som en sluseventil.

Bryterorganer for fluidum er fortrinnsvis anordnet mellom ventilen, styreventilen eller piloten, kilden for trykkfluidum og et system for tømming av styrefluidumet for å om-styre ventilen fra arbeidet som en ventil til å arbeide som en sluseventil. Omstyringsorganene kan omfatte en femveiskran som gjør det lett særlig å automatisere omstyringsoperasjonen.

Varmesperringsorganer kan være anordnet for å begrense overføringen av temperatursvingninger fra området for lukkeklaffen mot styreområdet for ventilbetjeningsstangen over denne stang og/eller over ventilhuset.

Utførelsen i samsvar med oppfinnelsen skal i det føl-gende beskrives som rent eksempel under henvisning til tegnin-gene, hvor fig. 1 er en skjematisk fremstilling av en kjent type sikkerhetsanlegg, fig. 2 er en skjematisk fremstilling av en utførelse av sikkerhetsanlegget i samsvar med foreliggende oppfinnelse, fig. 3, 4 og 5 er tilsvarende.snitt av en ventil og et styreventilutstyr egnet for anvendelse i anlegget på

fig. 2, på fig. 3 er ventilen i sin normale arbeidsstilling, mens på fig. 4 er ventilen åpen som følge av et overtrykk de-tektert av styreventilen, og på fig. 5 er ventilen åpen som følge av betjening av ventilen med funksjon som sluseventil,

og fig. 6 er et snitt i større målestokk av ventilens klaff og dens sammensetning.

I den skjematiske fremstilling på fig. 1 er vist en beholder 1 som inneholder en gass under trykk og er tilkoblet et avløpssystem 2, f.eks. et bluss, ved hjelp av to parallelle rør: et rør 3 forsynt med en sikkerhetsventil 4 som åpner straks trykket av gassen i beholderen 1 overstiger en på for-hånd bestemt terskelverdi, og et rør 5 forsynt med en sluseventil 6 som betjenes manuelt eller automatisk og hvis det er hensiktsmessig, med en struperåpning 7. Denne struperåpning 7 blir bare nødvendig hvis forskjellen mellom arbeidstrykkene i beholderen 1 og gassavløpssystemet 2 er større enn trykkfallet i sluseventilen 6 og rørene som forbinder beholderen 1 med av-løpssystemet 2 ved hjelp av sluseventilen 6.

De to rør 3 og 5 er forbundet, ved hjelp av en rørled-ning 8 med en samler 9, hvori munner ut andre rørledninger 8 1 likhet med den som nettopp er nevnt, og beregnet for beskyttelse av andre beholdere, såsom beholderen 1, hver utstyrt med to rør såsom rørene 3 og 5. Samleren eller samlerøret 9 er forbundet med gassavløpssystemet 2 ved hjelp av en tank 10 for separering av de flytende produkter.

Beholderen 1, samlerøret 9, tanken 10 og avløpssystemet 2 kan igjen ses på fig. 2. Imidlertid er beholderen 1 på fig. 2 forbundet med samlerøret 9 bare over et enkelt rør 11 utstyrt med en spesiell pilotstyrt ventil 12, hvorav en utførel-se er vist på fig. 3, 4 og 5. Denne ventil 12 kan åpnes enten som følge av overtrykk av gassen i beholderen 1 som virker på ventilens pilot eller styreventil som det vil fremgå av det følgende, eller som følge av betjening av en femveiskran 15, hvorav en kanal er koplet til en lufteåpning 14 og en annen til en kanal 16 som overfører et styrefluidum som kommer fra en kilde 13, såsom en trykkgassflaske. Denne femveiskran 15 kan betjenes enten manuelt eller automatisk. Femveiskranen 15 kan hvis det passer erstattes av andre omkoblingsinnretninger som utfører tilsvarende operasjoner.

Den forenkling som skaffes, ved anordningen på fig. 2 vil således fremgå, og elimineringen av ett av rørene 3 eller 5 på fig. 1, hvilket har stor diameter og kan ha stor lengde, utgjør derfor en betydelig besparelse og en vesentlig vektreduksjon.

Den på fig. 3, 4 og 5 viste ventil 12 omfatter tre elementære hoveddeler: en nederste elementær hoveddel eller ventilhus 17, et øverste elementært ventilhus eller hoveddel 18 og et mellomliggende elementært ventilhus eller hoveddel 19. Delen 17 omfatter en flens 20 til forbindelse med veggen av beholderen 1 omkring en åpning 21 i sistnevnte, og en flens 22 til forbindelse med en flens (ikke vist) på avløpsrøret. Den inneholder et munnstykke 23 og en stengeklaff 24 forsynt med en belg 25 og båret av den nedre ende av betjeningsstangen 26 ved hjelp av en mutter 27. Stangen 26 går gjennom huset 19 og bærer ved sin øvre ende et stempel 28 som kan gli i en sylinder 29 utformet i huset 18.

Det mellomliggende hus eller hoveddel 19 er forbundet med den nedre hoveddel 17 ved å være festet til sistnevnte med bolter, hvis anbringelse bare er antydet. Et termisk isole-ringsutstyr er innskutt mellom disse to hoveddeler. Det be-står av en beskyttende skjerm 30 og noen skiver 31 laget av varmeisolerende materialer. Det øverste ventilhus 18 er forbundet med det mellomste ventilhus 19 ved å være festet til sistnevnte med muttere, bare antydet ved deres anbringelse, med skiver 32 av varmeisolerende materiale innskutt. Stangen 26 er festet til stemplet 28, idet en beskyttende skjerm 33 og skiver 34 av varmeisolerende materiale er lagt imellom, og utstyret holdes fast av klemringer. En termisk sperring kan også være innskutt mellom klaffen 24 og stangen 26. Denne termiske isolering gir vesentlig beskyttelse for stangens 26 drivende deler. Mellom oversiden av stemplet 28 og huset er der en virksom konisk skruefjær 35 som søker å trykke stemplet 28 nedover for å trykke klaffen 24 mot den øvre ende av munnstykket 23. Den påkjenning som utøves av denne fjær 35 på klaffen 24 er mindre enn den kraft som utøves i motsatt retning på klaffen 24 ved det maksimale trykk av gassen i beholderen 1 som i samsvar med den gjeldende regulering er tillate-lig ved slutten av trykkavlastningen i beholderen 1. Oversiden av stemplet 28 danner sammen med undersiden av huset 18 et første kammer 36 som kan bringes til forbindelse gjennom kanalen 3 7 enten med gassen i beholderen 1 over en styreventil eller med atmosfæren gjennom lufteåpningen 14 alt etter stillingen av treveiskranen 15.

På den motsatte side støter undersiden av stemplet 28 til et annet kammer 38 som også avgrenses av sylinderen 29 i huset 18, stangen 26 og huset 19. Dette kammer 38 står gjennom en indre kanal 39 i forbindelse med et ytre rør 40 som kobles til femveiskranen 15 og normalt er tilkoblet lufteåpningen 14 men kan være forbundet med kilden 13. Når således trykket av gassen i beholderen 1 blir utilstrekkelig til å holde klaffen 24 åpen mot fjæren 35, kan åpning av ventilen 12 bibeholdes mot forspenningen av fjæren 35 ved virkningen av trykkfluidum innført gjennom røret 40 og kanalen 39 til kammeret 38.

Fig. 6 viser klarere utstyret av klaffen 24 på den nedre ende av betjeningsstangen 26. Denne stang 26 danner en ansats 41 i sin nedre del og har en nedre endeflate i form av en del av en kuleflate. Klaffen 24 har i sin øvre del en tilsvarende overflate i form av en del av en kuleflate på betjeningsstangen 26 og utstyret bestående av klaffen 24 og mutteren 27 skrudd på denne, danner en kjeveinnretning som griper ansatsen 41 med en liten klaring og gjør det mulig for de tilsvarende delvise kuleformede overflater av klaffen 24

og betjeningsstangen 26 å gli mot hverandre når det er hensiktsmessig, slik at der dannes et kuleleddsystem. Dette kule-ledd sikrer at klaffen 24 fremkommer mot den øvre ende av munnstykket 23 på riktig måte og således bidrar til å bibeholde god lekkasjetetting etter flere åpninger av ventilen, idet sistnevnte dessuten er bearbeidet med høy presisjon.

Videre inneholder huset 18 en klemstang 42 utført i

to deler.

Fig. 3, 4 og 5 viser en styreventil som hører til ventilen 12. Styreventilen 43 omfatter et øvre hjelpestempel 44, hvis overside er i kontakt med gassen i beholderen.1 gjennom et filter 45. Gassen som virker på dette øvre hjelpestempel 44, søker å trykke sammen en justeringsfjær 46, på hvilken stemplet 44 virker gjennom en kopp 47. Den kraft som må utøves på fjæren 46, kan justeres ved å heve eller senke en mellomliggende blokk 48 som bærer den nedre ende av fjæren 46 ved hjelp av en annen kopp 49. Stemplet 44 overfører sin bevegelse over en stang 50 til en styrestang 52 utstyrt med en returfjær 51 som forspenner styrestangen tilbake til dennes øvre stilling og som virker på klaffer 53 og 54 ved hjelp av en kam 55.

Klaffen 53 vil når den løftes av kammen 55 bevirke at en kanal 56 som er forbundet med en av stillingene for femveiskranen 15 kommuniserer med en kanal 57 forbundet med beholderen 1 gjennom filteret 45. Klaffen 54 vil når den senkes av kammen 55 bevirke at en kanal 58 som er forbundet med kanalen 56, kommuniserer med en lufteåpning 59. En fjær 60 holder normalt klaffen 53 i den lukkede stilling og en fjær 61 holder

normalt klaffen 54 i lukket stilling.

Fig. 3 viser utstyret under normaldrift. Trykket i beholderen 1 er. ikke tilstrekkelig til å trykke sammen juste-ringsf jæren 46 for styreventilen 43 ved hjelp av stemplet 44. Stangen 52 holdes derfor i den "øvre" posisjon ved hjelp av fjæren 51 og kammen 55 skyver klaffen 53 oppover og tillater således forbindelse mellom kanalene 56 og 57 og muliggjør fylling av kammeret 36 med gassen som kommer fra beholderen 1 mens fjæren 61 holder klaffen 54 i lukket stilling. Da gassen i kammeret 36 kommer fra beholderen 1 og derfor har samme trykk som gassen i beholderen 1, og fordi diameteren av stemplet 28 er større enn den for klaffen 24, vil kraften utøvet av gassen i kammeret 36 på stemplet 28 overstige den som utøves av gassen i beholderen 1 som virker umiddelbart på klaffen 24 og således tvinge klaffen 24 mot munnstykket 23. Ventilen 12 forblir da i lukket stilling. Fig. 4 viser virkningen av et trykk av gassen som virker på stemplet 44, som er høyere enn trykket fra fjæren 46. Denne gass trykker denne fjær sammen ved hjelp av stemplet 44 og stangen 50 skyver stangen 52 nedover og stenger således forbindelsen mellom kanalene 56 og 57 fordi klaffen 53 lukkes. Imidlertid vil kammen 55 åpne klaffen 54 og kanalen 56 står i forbindelse med atmosfæren gjennom kanalen 58 og luftåpningen 59. Kammeret 36 er derfor bragt på atmosfæretrykk og den eneste kraft som søker å stenge ventilen, er den som utøves av fjæren 35, hvis eneste formål er å påvirke klaffen 24 mot munnstykket 23 under fylling av beholderen 1: ventilen åpner. Fig. 5 viser hvordan åpningen av ventilen 12 kan ut-føres ved en utvendig påvirkning av styreventilen 43. Når femveiskranen 15 dreies, bringes ikke bare kammeret 36 på atmosfæretrykk, men også den utvendige kilde 13 for trykkgass fyller kammeret 38 og utøver derved på stemplet 28 en oppad-rettet kraft som er større enn dem som utøves av fjæren 35. Uansett trykket av gassen i beholderen 1 vil ventilen 12

åpne.

Det vil bemerkes at ventilen 12 har bare to normale arbeidsstillinger, den åpne stilling og den lukkede stilling, hvilke tilsvarer ventilens stasjonære tilstander. Det fluidum som bestemmer den åpne stilling eller lukkede stilling av ventilen, er ikke i sirkulasjon under en stasjonær tilstand av ventilen og derfor kan det ikke bevirke noen brå for-andring av stillingen av ventilen som følge av tilstopping av en kanal som kunne frembringes ved sirkulasjon av et fluidum, (dannelsen av hydrater, faste plugger osv.).

Det er således skaffet tilveie en forbindelse, ved hjelp av hvilken det er mulig å eliminere et av de to rør ved kjente systemer, mens man bibeholder den samme driftsmessige pålitelighet og fleksibilitet. Det eneste rør som må bibeholdes er det som omfatter ventilen som kombinerer sikkerhets-egenskapene for en konvensjonell ventil (pålitelighet ved åpning) med den for en trykkavlastende slusekran (lekkasje-tett etter mange åpninger og motstand mot avkjøling frembragt ved ekspansjon av gassen, idet denne kjøling foregår til en temperatur som kan synke langt under 0°C).

Claims (11)

1. En sikkerhetsforbindelse anbragt mellom en beholder som inneholder en gass under trykk og et gassavløpssystem, karakterisert ved seriekopling av et rør og en ventil, hvilken, ventil omfatter en lukkeklaff båret av en betjeningsstang, en styreventil for styring av betjeningsstangen og som utløser åpningen av ventilen i tilfelle av overtrykk i beholderen, et separat styresystem for styring av betjeningsstangen for å åpne ventilen, idet der er anordnet styreventilorganer mellom betjeningsstangen og stengeklaffen slik at ventilen også kan funksjonere som en slusekran som sikrer god lekkasjetetting også etter et antall åpninger.

2. Forbindelse ifølge krav 1, karakterisert ved at betjeningsstangen er utstyrt med et stempel, hvis ene side er innrettet for å være utsatt for trykket av gassen i beholderen, hvilken overføres ved hjelp av styreventilen for å bibeholde nevnte ventil stengt under normal drift, idet den motsatte side av stemplet er innrettet for å være utsatt for trykket fra et separat styrefluidum fra en separat kilde for trykkfluidum når nevnte ventil anvendes som slusekran.

3. Forbindelse ifølge krav 2, karakterisert ved omkoplingsorganer for fluidum anbragt mellom nevnte ventil, styreventilen, nevnte separate kilde for trykkfluidum og et system for avløp av styrefluidumet, for å forandre den nevnte ventil fra drift som en ventil til drift som en slusekran.

4. Forbindelse ifølge krav 1, karakterisert ved at betjeningsstangen ved sin ene ende bærer nevnte lukkeklaff og ved den annen ende et stempel med en side rettet bort fra lukkeklaffen og som avgrenser et første kammer for mottak av gass inneholdt i beholderen gjennom styreventilen, og en annen side motsatt den første side hvilken avgrenser et annet kammer for mottak av et separat styrefluidum fra en separat kilde for trykkfluidum.

5. Forbindelse ifølge krav 4, karakterisert ved omkoplingsorganer for fluidum med en første tilstand, hvori forbindelse mellom det første kammer og styreventilen opprettes og forbindelse mellom det annet kammer og et system for avløp av styrefluidum opprettes, og en annen tilstand hvori forbindelse mellom det første kammer og systemet for av-løp av styrefluidum opprettes og forbindelse mellom det annet kammer og den separate kilde for trykkfluidum opprettes.

6. Forbindelse ifølge krav 5, karakterisert ved at omkoplingsorganene omfatter en femveiskran.

7. Forbindelse ifølge krav 4, karakterisert ved et mekanisk element som virker på den ene side av stemplet og forspenner betjeningsstangen i retning av stengning av nevnte ventil med en kraft som er mindre enn den motsatt ret-tede kraft som gassen i beholderen utøver på stengeklaffen ved detmaksimale tillatte trykk ved slutten av trykkavlastningen av beholderen.

8. Forbindelse ifølge krav 1, k a r a k t e r.Li sert ved at betjeningsstangen ender i en ansats som gripes med liten klaring mellom stengeklaffen og en mutter som er skrudd inn på denne, hvilken stengeklaff og betjeningsstang ligger an mot hverandre med overflater i form av deler av en kuleflate.

9. Forbindelse ifølge krav 4, karakterisert ved varmesperringsorganer som er innskutt mellom betjeningsstangen og minst den ene av stengeklaffen og nevnte stempel.

10. Forbindelse ifølge krav 9, karakterisert ved at den nevnte ventil omfatter to ytterste elementære hoveddeler eller hus og et mellomliggende elementært hus som befinner seg mellom dem og omgir betjeningsstangen, idet et av de ytterste hus inneholder stengeklaffen og det annet ytterste hus inneholder stemplet, og idet varmesperringer er innskutt mellom det mellomliggende hus og minst ett av de ytterste hus.

11. Forbindelse ifølge krav 4, karakterisert ved at. ventilen omfatter to ytterste elementære hoveddeler og en mellomliggende elementær hoveddel som befinner seg mellom dem og omgir nevnte betjeningsstang, idet en ytterste hoveddel inneholder stengeklaffen og den annen ytterste hoveddel inneholder stemplet, og idet varmesperringsorganer er innskutt mellom den mellomliggende hoveddel og minst én av de ytterste hoveddeler.