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Robert George TIPTON, Jr pour
Vanne-porte.
La présente invention concerne des vannesportes.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4.033. 550 décrit une vanne-porte qui comprend un corps de vanne relativement plat dans lequel est formée une chambre destinée à l'obturateur. L'obturateur de la vanne est un long élément plat présentant des bords
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0 latéraux opposés qui sont guidés contre des côtés é e de opposés de la chambre sans qu'il soit nécessaire e e prévoir des rainures ou d'autres de guidage dans lesquels les bords de l'obturateur s'engagent.
Deux sièges de vanne annulaires sont logés dans des évidements annulaires ménagés dans le corps de vanne de part et d'autre de la chambre et en un endroit leur permettant d'entrer en contact avec les côtés opposés de l'obturateur. Un passage de fluide est ménagé à travers le corps de vanne dans une direction perpendiculaire à la chambre de l'obturateur et deux tubulures à brides sont boulonnées aux côtés opposés du corps de vanne en ligne avec le passage de fluide qui traverse ce corps de vanne. Les sièges de vanne ne sont ni aisément accessibles, ni facilement remplacés.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 2.834. 097 illustre une vanne-porte qui comporte, dans le corps de vanne, une chambre destinée à l'obturateur. Deux sièges sont disposés de manière amovible à l'intérieur du corps de vanne et sont alignés de part et d'autre de l'obturateur contre lequel ils portent. Les sièges présentent des bandes de guidage qui sont soudées à leurs côtés pour guider l'obturateur lorsqu'il se déplace entre eux. Des raccords de conduites sont soudés à des parties protubérantes du corps de vanne et chacun d'eux comprend une partie étranglée qui est pressée dans une ouverture ménagée dans le côté du corps de vanne, ces raccords de conduites étant disposés de part et d'autre du corps en ligne avec le passage de fluide qui le traverse.
La partie étranglée de chaque raccord de conduite est enfoncée dans une des ouvertures ménagée dans les côtés opposés du corps de vanne et augmente de ce fait la résistance de la vanne aux charges dues au vent et aux impacts en répartissant les forces alignées transmises le long du corps de
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vanne d'une manière plus uniforme et plus complète dans la conduite dans laquelle la vanne est montée.
Un contre-siège qui permet le remplacement sûr du bourrage de la tige et des roulements pendant que la vanne reste complètement sous pression est caractéristique pour une vanne-porte fabriquée par la Société Foster Oil Field Equipment Company de Houston, Texas, Etats-Unis d'Amérique. Dans la vanne-porte de Foster, le corps de la vanne et le chapeau qui y est boulonné sont faits de pièces coulées ou forgées. Le corps est fait d'un seul élément de structure qui comprend les brides et les raccords de conduite faisant partie intégrante du corps.
D'autres vannes-portes intéressantes sont décrites dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 2.674. 436 ; 4.260. 134 ; 2.829. 862 et 2.891. 762.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 2.869. 574 est également intéressant en ce qu'il décrit une vanne-porte qui est reliée à une tige qui présente un épaulement annulaire conique propre à former un contre-appui contre un siège incliné formé dans le chapeau de la vanne.
Suivant l'invention, il est prévu une vanneporte comprenant un corps de vanne présentant un alésage qui s'enfonce dans celui-ci, un passage de fluide qui s'étend transversalement à l'alésage et qui s'ouvre dans les côtés opposés du corps, un obturateur pouvant coulisser dans un sens et dans l'autre dans l'alésage et présentant une ouverture pour le fluide, des anneaux de siège de vanne montés dans le corps de vanne à raison d'un de chaque côté de l'obturateur,
afin d'entrer en contact étanche avec les côtés de l'obturateur et avec le corps près du passage de fluide et un dispositif pour déplacer l'obturateur d'une position dans laquelle son ouverture est en ligne avec
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les adaptateurs tubulaires du passage de fluide et une position dans laquelle son ouverture est isolée de manière étanche de ces adaptateurs tubulaires qui sont montés de manière amovible en contact étanche avec les côtés opposés du corps de vanne, et des moyens de raccordement à l'extrémité d'une conduite, et les anneaux de siège de vanne étant engagés dans les extrémités internes des adaptateurs, caractérisée en ce que les adaptateurs tubulaires comprennent des embouts qui s'ajustent étroitement dans les passages tubulaires et des contre-alésages dans ces embouts qui se terminent dans des épaulements,
les anneaux de siège de la vanne étant placés dans ces contre-alésages de telle façon qu'une extrémité s'engage dans l'alésage et vienne en contact avec l'obturateur et que l'autre extrémité vienne en contact de manière étanche avec l'épaulement annulaire.
On peut utiliser une telle vanne pour divers intervalles de pression et pour diverses applications en changeant simplement les deux adaptateurs d'anneaux de siège qui sont montés de manière amovible sur le corps de la vanne-porte. Etant donné que les adaptateurs sont engagés dans le corps de vanne, on obtient une meilleure répartition des charges dues au vent et aux impacts sur la vanne, ce qui augmente sa durée de vie effective.
Un bourrage précontraint est de préférence prévu autour de la tige de manoeuvre de la vanne, ce bourrage n'exigeant aucun réglage ni aucune variation de charge et facilitant la réduction de la friction exercée sur la tige de vanne pendant la manoeuvre de celle-ci.
Pour mieux faire comprendre l'invention, on la décrira ci-après, à titre d'exemple uniquement, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
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la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale passant par le centre d'une forme d'exécution d'une vanne-porte suivant l'invention ; la Fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1 ; la Fig. 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la Fig. 1. la Fig. 4 est une vue en coupe suivant la ligne 4-4 de la Fig. 1, et la Fig. 5 est une vue de détail illustrant, en coupe, la construction d'une gorge pour anneau d'étanchéité et d'un anneau d'étanchéité utilisés dans la présente invention.
La vanne-porte comprend un corps de vanne 10 que l'on fabrique en usinant des méplats parallèles 14 et 16 sur les côtés opposés d'une barre cylindrique et en usinant un alésage cylindrique 18 dans le corps, cet alésage s'ouvrant d'un côté du corps. Un sous-ensemble de chapeau 20 est boulonné sur le corps 10 par des boulons 22. A l'extrémité interne de l'alésage cylindrique est prévu un passage de lubrifiant 23 qui est à même de recevoir un graisseur 24. A l'extrémité supérieure de l'alésage cylindrique 18, un évidement annulaire est taillé dans le corps de manière à former un siège pour un anneau d'étanchéité de chapeau 30.
Un passage cylindrique 32 pour le fluide s'étend perpendiculairement à l'alésage 18 et s'ouvre dans les côtés opposés du corps, ce passage comportant un siège d'étanchéité chanfreiné 34 prévu tout autour de chacune de ses ouvertures afin de recevoir deux adaptateurs d'anneaux de siège tubulaires 36 et 38 dont l'étanchéité au point de jonction avec le corps de vanne est assurée par un anneau d'étanchéité 37. Les adaptateurs d'anneaux de siège 36 et 38 sont fixés chacun à un des méplats 14 ou 16 de part et d'autre du
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corps de vanne par plusieurs boulons 39 qui traversent des trous de boulon ménagés dans des brides annulaires 40 à boulonner sur chaque adaptateur d'anneau de siège tubulaire.
A son extrémité extérieure, chaque adaptateur 36,38 porte une bride de conduite annulaire relativement grande 41 perçée de plusieurs trous de boulons espacés circonférentiellement 43 destinés à des boulons qui sont utilisés pour raccorder la vanne-porte dans une conduite d'une manière classique.
A son extrémité interne, chaque adaptateur d'anneau de siège 36 et 38 porte un embout tubulaire 42 qui en fait partie intégrante, qui est contre-alésé en 44 pour recevoir un anneau de siège 46,48 qui fait saillie dans l'alésage cylindrique 18 ménagé dans le corps de vanne 10. Chaque anneau de siège 46,48 porte, dans le corps de vanne, une bride annulaire 50 présentant une gorge destinée à recevoir un anneau d'étanchéité en résine synthétique à faible coefficient de friction. A son extrémité externe, chaque anneau de siège présente une gorge annulaire 60 de section trapézoïdale. Un côté axial de la gorge 60 est incliné sous un angle de 5 par rapport à l'axe de l'anneau de siège, comme le montre la Fig. 5.
Chaque gorge 60 reçoit un anneau de siège 61 qui est de préférence en polytétrafluoroéthylène et qui porte contre l'épaulement annulaire 62 formé à l'extrémité du contrealésage 44.
Comme le montre la Fig. 1, les anneaux de siège 46 et 48 sont maintenus précisément en ligne avec une ouverture de passage 56 pour le fluide traversant un obturateur de vanne 58 qui est monté de manière à pouvoir coulisser dans un sens ou dans l'autre dans le corps de vanne et dont les côtés opposés 57,59 sont en contact étanche avec les anneaux de siège. L'obturateur 58 présente des biseaux 62 et 64 (Fig. 2) aux extré-
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mités inférieures de ses côtés opposés qui facilitent le déplacement du lubrifiant dans la partie inférieure de l'alésage cylindrique 18. Les bords latéraux de l'obturateur 58 comportent des surfaces planes 64 disposées entre deux parties concaves 66 et 68 (Fig. 3) qui sont arrondies de manière à épouser la paroi cylindrique de l'alésage cylindrique 18.
On obtient ainsi des canaux dans lesquels le lubrifiant peut se déplacer le long des bords latéraux de l'obturateur.
L'extrémité supérieure de l'obturateur 58 est plus étroite que son extrémité inférieure, de sorte qu'il peut s'engager dans un alésage cylindrique 74 ménagé dans le chapeau 75. Une forure taraudée 76 est ménagée dans l'extrémité supérieure 58 de l'obturateur et s'élargit en un contre-alésage de plus grand diamètre 78 destiné a recevoir l'extrémité inférieure d'une tige de vanne filetée 80 qui présente un collet circonférentiel 82 pourvu d'une surface de siège conique 84 qui vient en contact avec une surface de siège conique coopérante 86 sur le chapeau 75. Audessus de la surface conique 86, le chapeau présente un évidement annulaire 88 destiné à recevoir deux anneaux de bourrage non réglables 90 et 92 qui entourent la tige de vanne 80 en cet endroit et garantissent son étanchéité.
Un écrou de bourrage 94 est vissé dans un évidement 96 prévu dans le chapeau 75 pour maintenir les anneaux de bourrage 90 et 92 par le haut. Un palier de butée 98 est monté dans un contre-alésage relativement grand 102 qui s'ouvre dans l'extrémité supé- rieure du chapeau 75 fermée par une coiffe 104. La coiffe 104 présente un alésage intérieur 106 qui s'élargit en un contre-alésage 108 fileté pour pouvoir se visser sur un pas de vis extérieur prévu sur la partie d'extrémité supérieure et extérieure du chapeau 75. La coiffe 104 présente deux lumières radiales 110
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et 112 de sortie de graisse qui traversent la paroi de la coiffe à partir de l'alésage 106 vers une gorge circonférentielle externe qui reçoit un élément torique d'étanchéité et de mise à l'atmosphère 114.
Une grande ouverture centrale 116 est ménagée dans l'extrémité supérieure de la coiffe pour recevoir la tige 80.
Dans la coiffe 104, une goupille 118 traverse diamétralement le centre de la tige 80 et pénètre, à ses extrémités externes, dans des cavités d'une bague de butée 120 destinée à les recevoir. Un palier de butée 122 est placé autour de la tige 80 entre l'anneau de butée 120 et l'extrémité supérieure de la coiffe 104. Pour faciliter la lubrification de la vanne-porte, un graisseur approprié 124 est vissé dans une lumière radiale 126 qui traverse le côté de la coiffe 104 en face de l'emplacement de l'anneau de butée 120.
L'extrémité supérieure de la tige de vanne 80 est usinée de manière à présenter une section carrée, ce qui confère à la tige une forme tronco-pyramidale comportant quatre surfaces latérales planes convergentes 128. Une forure taraudée 130 dans l'extrémité supérieure de la tige reçoit un boulon 132 qui maintient un volant 134 claveté sur l'extrémité supérieure de la tige 80. Le volant 134 comprend une couronne de volant 136 qui est reliée par plusieurs rayons 138 à un moyeu central 140 qui comporte une cavité 142 de forme complémentaire à celle de la partie d'extrémité supérieure tronco-pyramidale de la tige 80. La cavité 142 est limitée en profondeur afin de fournir une paroi destinée à supporter la tête de la vis 132.
Cette construction élimine la nécessité de prévoir une rondelle de butée entre la tête de la vis 132 et le moyeu 140 du volant 134.
En service, on branche la vanne dans une conduite de fluide en boulonnant les brides annulaires
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41 à des brides de contrepartie formées sur les extrémités de la conduite. On actionne ensuite la vanneporte pour ouvrir ou fermer le passage de fluide dans la conduite en faisant tourner le volant 134 pour faire tourner la tige 80 et ainsi déplacer l'obturateur 58 par vissage vers le haut ou vers le bas par rapport à l'extrémité inférieure filetée de la tige. Lorsque l'obturateur est déplacé vers le bas et obstrue le passage de fluide 32 traversant le corps de vanne, les côtés de cet obturateur sont en contact étanche avec les éléments d'étanchéité 52 prévus sur les anneaux de siège 46 et 48 et l'alésage cylindrique 18 peut être purgé.
Dans la position d'ouverture, dans laquelle l'ouverture 56 de l'obturateur est en ligne avec les anneaux 46 et 48, l'alésage 18 peut aussi être purgé.
Etant donné que les adaptateurs d'anneaux de siège 36 et 38 sont boulonnés aux méplats 14 et 16 du corps de vanne 10, on peut facilement les détacher du corps de vanne, c'est-à-dire qu'on peut très facilement les échanger, pour changer les dimensions des brides annulaires 41 et ainsi les dimensions de la conduite dans laquelle la vanne-porte peut être branchée. De plus, des adaptateurs d'anneaux de siège de types de construction différents et de duretés de métal différentes peuvent être utilisés sur le même corps de vanne pour des services de types différents. En outre, les anneaux de siège 46 et 48 peuvent eux-mêmes être facilement enlevés des extrémités internes des adaptateurs d'anneaux de siège lorsqu'ils sont usés ou abîmés. Il suffit à cet effet d'enlever les adaptateurs d'anneaux de siège ou d'enlever le chapeau 20 et l'obturateur 58.
Comme les longs embouts 42 des adaptateurs d'anneaux de siège s'étendent largement dans le corps de vanne 10 et s'ajustent étroitement dans le passage
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de fluide 32 qui le traverse, on peut obtenir une répartition uniforme des contraintes communiquées par de fortes charges dues au vent ou aux impacts exercées sur le corps de vanne, sur les adaptateurs d'anneaux de siège et sur la conduite dans laquelle la vanne-porte est branchée.
Ceci peut être très important lorsque plusieurs vannes-portes sont juxtaposées et alignées, comme, par exemple, dans un arbre de Noël de la tête d'un puit de pétrole dans lequel un moment de force relativement élevé peut être exercé sur des vannesportes qui sont placées relativement bas dans"l'arbre" et sont soumises à des moments de force élevés produits par la charge due au vent qui s'exerce sur la structure verticale importante dans laquelle elles sont placées.
La construction de la vanne-porte permet d'usiner le corps et les adaptateurs d'anneaux de siège dans une barre d'acier facile à obtenir, au lieu d'utiliser des pièces coulées et des pièces forgées onéreuses. De plus, on peut utiliser un seul corps de vanne pour plusieurs pressions de travail différentes en assemblant simplement les adaptateurs d'anneaux de siège appropriés sur le corps de vanne, ces adaptateurs étant caractérisés par des dimensions de bride et des pressions nominales correctes. En usinant des méplats sur les côtés opposés d'une barre cylindrique en vue de former l'extérieur du corps de vanne, on facilite le boulonnage des adaptateurs d'anneaux de siège au corps de vanne et on évite des procédures de soudage onéreuses et fastidieuses.
Le fait d'utiliser les anneaux de bourrage non réglables précontraints 90 et 92 évite la résistance de friction considérable que l'on rencontre lors de la rotation de la tige de vanne dans des vannes de type connu dans lesquelles les anneaux de bourrage sont fortement sollicités en compression lorsque la vanne
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est assemblée et est en service. L'aisance avec laquelle on peut déplacer l'obturateur dans un sens ou dans l'autre dans le corps de vanne est, en outre, améliorée par l'étrangement radial, lors de la mise en charge, des anneaux d'étanchéité 62 qui sont coincés dans cet étranglement par la section trapézoïdale des gorges 60.
Dans le cas où les brides et la course de la vanne sont détériorés par la corrosion ou l'érosion par suite de l'entraînement de particules abrasives ou de matières analogues dans le fluide qui traverse la vanne, les adaptateurs d'anneaux de siège peuvent être facilement remplacés, en même temps que les anneaux de siège, ramenant ainsi la vanne dans son état initial.
En façonnant les bords de l'obturateur de manière qu'il épouse la forme de la cavité cylindrique 18 du corps et qu'il soit guidé dans celle-ci, on élimine la nécessité de prévoir des guides pour l'obturateur ou des parois rainurées pour le corps.
Finalement, la présence de la nervure ou de l'épaulement 82 sur la tige 80 et de son siège biseauté associé 84 permet de bloquer la vanne contre son siège en ramenant la tige 80 vers le haut à partir de l'obturateur 58 jusqu'à ce que la surface de siège 84 vienne en contact avec la surface de siège coopérante 86 prévue dans le chapeau 20. Ceci permet de remplacer les anneaux de bourrage 90 et 92, ainsi que les paliers de butée 98 et 122 et l'anneau de butée 120, sans interrompre ou faire cesser le service fourni par la valve. Cette particularité de blocage contre un siège constitue également une particularité de sécurité dans le cas d'une rupture soudaine de l'un ou des deux anneaux de siège 46 et 48.
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Robert George TIPTON, Jr for
Gate valve.
The present invention relates to gate valves.
U.S. Patent No. 4,033. 550 describes a gate valve which comprises a relatively flat valve body in which is formed a chamber intended for the shutter. The valve shutter is a long, flat element with edges
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0 opposite sides which are guided against opposite sides of the chamber without it being necessary to provide grooves or other guides in which the edges of the shutter engage.
Two annular valve seats are housed in annular recesses in the valve body on either side of the chamber and in a place allowing them to come into contact with the opposite sides of the shutter. A fluid passage is provided through the valve body in a direction perpendicular to the valve chamber and two flanged pipes are bolted to opposite sides of the valve body in line with the fluid passage which passes through this valve body . The valve seats are neither easily accessible nor easily replaced.
U.S. Patent No. 2,834. 097 illustrates a gate valve which comprises, in the valve body, a chamber intended for the shutter. Two seats are removably arranged inside the valve body and are aligned on either side of the shutter against which they bear. The seats have guide strips which are welded to their sides to guide the shutter as it moves between them. Pipe fittings are welded to protruding parts of the valve body and each of them includes a throttled portion which is pressed into an opening in the side of the valve body, these pipe fittings being arranged on either side of the body in line with the passage of fluid which crosses it.
The constricted part of each pipe fitting is inserted into one of the openings in the opposite sides of the valve body and thereby increases the resistance of the valve to wind loads and impacts by distributing the aligned forces transmitted along the body of
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valve in a more uniform and complete manner in the pipe in which the valve is mounted.
A counter seat that allows the safe replacement of stem and bearing stuffing while the valve remains fully pressurized is characteristic for a gate valve manufactured by the Foster Oil Field Equipment Company of Houston, Texas, USA d 'America. In Foster's gate valve, the valve body and the bolted bonnet are made of cast or forged parts. The body is made of a single structural element which includes the flanges and pipe fittings which are an integral part of the body.
Other interesting gate valves are described in US Pat. Nos. 2,674. 436; 4,260. 134; 2,829. 862 and 2.891. 762.
U.S. Patent No. 2,869. 574 is also interesting in that it describes a gate valve which is connected to a rod which has a conical annular shoulder capable of forming a counter-support against an inclined seat formed in the valve cap.
According to the invention, there is provided a gate valve comprising a valve body having a bore which penetrates therein, a fluid passage which extends transversely to the bore and which opens in the opposite sides of the body, a shutter which can slide in one direction or the other in the bore and having an opening for the fluid, valve seat rings mounted in the valve body at the rate of one on each side of the shutter ,
in order to come into tight contact with the sides of the shutter and with the body near the fluid passage and a device for moving the shutter from a position in which its opening is in line with
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the tubular adapters of the fluid passage and a position in which its opening is sealed against these tubular adapters which are removably mounted in sealed contact with the opposite sides of the valve body, and means of connection at the end of a pipe, and the valve seat rings being engaged in the inner ends of the adapters, characterized in that the tubular adapters include end fittings which closely fit in the tubular passages and counter bores in these end fittings which end in shoulders,
the valve seat rings being placed in these counter bores in such a way that one end engages in the bore and comes into contact with the obturator and that the other end comes in sealing contact with the 'annular shoulder.
Such a valve can be used for various pressure intervals and for various applications by simply changing the two seat ring adapters which are removably mounted on the body of the gate valve. Since the adapters are engaged in the valve body, a better distribution of the loads due to wind and impacts on the valve is obtained, which increases its effective service life.
A prestressed packing is preferably provided around the valve operating rod, this packing requiring no adjustment or any variation in load and facilitating the reduction of the friction exerted on the valve rod during the operation thereof.
To better understand the invention, it will be described below, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which:
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Fig. 1 is a view in longitudinal section passing through the center of an embodiment of a gate valve according to the invention; Fig. 2 is a sectional view along line 2-2 of FIG. 1; Fig. 3 is a sectional view along line 3-3 of FIG. 1. FIG. 4 is a sectional view along line 4-4 of FIG. 1, and FIG. 5 is a detail view illustrating, in section, the construction of a groove for a sealing ring and a sealing ring used in the present invention.
The gate valve comprises a valve body 10 which is manufactured by machining parallel flats 14 and 16 on the opposite sides of a cylindrical bar and by machining a cylindrical bore 18 in the body, this bore opening from one side of the body. A cap sub-assembly 20 is bolted to the body 10 by bolts 22. At the inner end of the cylindrical bore is provided a lubricant passage 23 which is capable of receiving a greaser 24. At the upper end of the cylindrical bore 18, an annular recess is cut in the body so as to form a seat for a cap sealing ring 30.
A cylindrical passage 32 for the fluid extends perpendicular to the bore 18 and opens in the opposite sides of the body, this passage comprising a chamfered sealing seat 34 provided all around each of its openings in order to receive two adapters tubular seat rings 36 and 38 whose sealing at the junction point with the valve body is ensured by a sealing ring 37. The seat ring adapters 36 and 38 are each fixed to one of the flats 14 or 16 on either side of
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valve body by several bolts 39 which pass through bolt holes made in annular flanges 40 to be bolted to each tubular seat ring adapter.
At its outer end, each adapter 36, 38 carries a relatively large annular pipe flange 41 pierced with a plurality of circumferentially spaced bolt holes 43 for bolts which are used to connect the gate valve in a pipe in a conventional manner.
At its internal end, each seat ring adapter 36 and 38 carries a tubular end piece 42 which forms an integral part thereof, which is counterbored at 44 to receive a seat ring 46,48 which projects into the cylindrical bore 18 formed in the valve body 10. Each seat ring 46, 48 carries, in the valve body, an annular flange 50 having a groove intended to receive a sealing ring made of synthetic resin with a low coefficient of friction. At its outer end, each seat ring has an annular groove 60 of trapezoidal section. An axial side of the groove 60 is inclined at an angle of 5 relative to the axis of the seat ring, as shown in FIG. 5.
Each groove 60 receives a seat ring 61 which is preferably made of polytetrafluoroethylene and which bears against the annular shoulder 62 formed at the end of the counterbore 44.
As shown in Fig. 1, the seat rings 46 and 48 are held precisely in line with a passage opening 56 for the fluid passing through a valve shutter 58 which is mounted so as to be able to slide in one direction or the other in the valve body and whose opposite sides 57, 59 are in leaktight contact with the seat rings. The shutter 58 has bevels 62 and 64 (Fig. 2) at the ends
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lower mites on its opposite sides which facilitate the movement of the lubricant in the lower part of the cylindrical bore 18. The lateral edges of the shutter 58 have flat surfaces 64 arranged between two concave parts 66 and 68 (Fig. 3) which are rounded so as to match the cylindrical wall of the cylindrical bore 18.
Channels are thus obtained in which the lubricant can move along the lateral edges of the shutter.
The upper end of the shutter 58 is narrower than its lower end, so that it can engage in a cylindrical bore 74 formed in the cap 75. A tapped bore 76 is formed in the upper end 58 of the shutter and widens into a larger diameter counterbore 78 intended to receive the lower end of a threaded valve stem 80 which has a circumferential collar 82 provided with a conical seat surface 84 which comes contact with a cooperating conical seat surface 86 on the cap 75. Above the conical surface 86, the cap has an annular recess 88 intended to receive two non-adjustable stuffing rings 90 and 92 which surround the valve stem 80 at this location and guarantee its watertightness.
A stuffing nut 94 is screwed into a recess 96 provided in the cap 75 to hold the stuffing rings 90 and 92 from above. A thrust bearing 98 is mounted in a relatively large counterbore 102 which opens in the upper end of the cap 75 closed by a cap 104. The cap 104 has an internal bore 106 which widens in a counter -bore 108 threaded to be able to be screwed on an external screw thread provided on the upper and outer end part of the cap 75. The cap 104 has two radial slots 110
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and 112 for the outlet of grease which pass through the wall of the cap from the bore 106 towards an external circumferential groove which receives a toric sealing and venting element 114.
A large central opening 116 is formed in the upper end of the cap to receive the rod 80.
In the cap 104, a pin 118 passes diametrically through the center of the rod 80 and penetrates, at its external ends, into cavities of a stop ring 120 intended to receive them. A thrust bearing 122 is placed around the rod 80 between the thrust ring 120 and the upper end of the cover 104. To facilitate lubrication of the gate valve, a suitable lubricator 124 is screwed into a radial lumen 126 which crosses the side of the cap 104 opposite the location of the stop ring 120.
The upper end of the valve stem 80 is machined so as to have a square section, which gives the stem a tronco-pyramidal shape comprising four converging flat side surfaces 128. A tapped bore 130 in the upper end of the rod receives a bolt 132 which maintains a flywheel 134 keyed to the upper end of the rod 80. The flywheel 134 comprises a flywheel crown 136 which is connected by several spokes 138 to a central hub 140 which has a cavity 142 of complementary shape to that of the upper frusto-pyramidal end portion of the rod 80. The cavity 142 is limited in depth in order to provide a wall intended to support the head of the screw 132.
This construction eliminates the need to provide a stop washer between the head of the screw 132 and the hub 140 of the flywheel 134.
In service, the valve is plugged into a fluid line by bolting the annular flanges
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41 to matching flanges formed on the ends of the pipe. The gate valve is then actuated to open or close the fluid passage in the pipe by rotating the handwheel 134 to rotate the rod 80 and thus move the shutter 58 by screwing up or down relative to the end threaded bottom of the rod. When the shutter is moved down and obstructs the passage of fluid 32 passing through the valve body, the sides of this shutter are in sealed contact with the sealing elements 52 provided on the seat rings 46 and 48 and the cylindrical bore 18 can be vented.
In the open position, in which the opening 56 of the shutter is in line with the rings 46 and 48, the bore 18 can also be purged.
Since the seat ring adapters 36 and 38 are bolted to the flats 14 and 16 of the valve body 10, they can easily be detached from the valve body, i.e. they can be easily removed exchange, to change the dimensions of the annular flanges 41 and thus the dimensions of the pipe in which the gate valve can be connected. In addition, seat ring adapters of different construction types and different metal hardnesses can be used on the same valve body for different types of service. In addition, the seat rings 46 and 48 can themselves be easily removed from the inner ends of the seat ring adapters when they are worn or damaged. For this purpose, it suffices to remove the seat ring adapters or to remove the cap 20 and the shutter 58.
As the long ends 42 of the seat ring adapters extend widely in the valve body 10 and fit closely in the passage
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of fluid 32 passing through it, it is possible to obtain a uniform distribution of the stresses communicated by high loads due to the wind or to the impacts exerted on the valve body, on the seat ring adapters and on the pipe in which the valve door is connected.
This can be very important when several gate valves are juxtaposed and aligned, as, for example, in a Christmas tree from the head of an oil well in which a relatively high moment of force can be exerted on gate valves which are placed relatively low in the "tree" and are subjected to high moments of force produced by the load due to the wind which exerts on the important vertical structure in which they are placed.
The construction of the gate valve allows the body and seat ring adapters to be machined in an easy-to-obtain steel bar, instead of using expensive castings and forgings. In addition, a single valve body can be used for several different working pressures by simply assembling the appropriate seat ring adapters on the valve body, these adapters being characterized by correct flange dimensions and nominal pressures. By machining flats on opposite sides of a cylindrical bar to form the exterior of the valve body, it is easier to bolt the seat ring adapters to the valve body and avoid expensive and time consuming welding procedures. .
The fact of using the pre-stressed non-adjustable packing rings 90 and 92 avoids the considerable friction resistance which is encountered during the rotation of the valve stem in valves of known type in which the packing rings are highly stressed. in compression when the valve
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is assembled and in service. The ease with which the obturator can be moved in one direction or the other in the valve body is further improved by the radial constriction, during loading, of the sealing rings 62 which are trapped in this constriction by the trapezoidal section of the grooves 60.
In the event that the flanges and the valve stroke are deteriorated by corrosion or erosion due to entrainment of abrasive particles or the like in the fluid flowing through the valve, the seat ring adapters may be easily replaced, along with the seat rings, thereby returning the valve to its original state.
By shaping the edges of the shutter so that it follows the shape of the cylindrical cavity 18 of the body and that it is guided therein, the need to provide guides for the shutter or grooved walls is eliminated. for the body.
Finally, the presence of the rib or the shoulder 82 on the rod 80 and its associated bevelled seat 84 makes it possible to block the valve against its seat by bringing the rod 80 upwards from the shutter 58 to the seat surface 84 comes into contact with the cooperating seat surface 86 provided in the cap 20. This makes it possible to replace the stuffing rings 90 and 92, as well as the thrust bearings 98 and 122 and the stop ring 120, without interrupting or stopping the service provided by the valve. This blocking feature against a seat also constitutes a safety feature in the event of a sudden rupture of one or both of the seat rings 46 and 48.