DK159513B - Smurt kegleafspaerringsventil med fast indstillet taetningstolerance samt fremgangsmaade til samling af en saadan ventil - Google Patents

Description

DK 159513 B

Den forliggende opfindelse angår smurte kegleafspærringsventiler og især sådanne, i hvilke der er tilvejebragt organer til at forhindre kegler i at blive "fanget" eller blokeret som følge af svingende driftsbetingelser såsom 5 usædvanligt høje fluidumtryk eller temperaturforhold af forholdsvis kort varighed.

Sædvanlige smurte kegleventiler såsom de, der er omhandlet i USA patentbeskrivelsene nr. 1.781.821 og nr. 2.945.688, har en ventilkegle udformet med en "blokerende" 10 konicitet lejret i et tilsvarende konisk sæde, som er udformet inden i ventilhuset. Et system af smøreriller er udformet i ventilkeglens koniske overflade og i ventilhusets sædeoverflade, ind i hvilke der kan indføres et tætningsmiddel med henblik på at tilvejebringe en tætnende og smør-15 ende film mellen keglen og dens sæde. Typisk trykkes som forklaret i disse patentskrifter ventilkeglen i retning mod sædet, og selv når der ikke er tilvejebragt en bestemt forspænding, vil ved den art ventiler, der er omhandlet i det førstnævnte patentskrift, vægten af selve ventilkeglen søge 20 at trykke denne ind i sædet under tyngdekraftens påvirkning, når ventilen som vist er monteret i en opretstående stilling.

Når sådanne ventiler tages i brug i marken, udsættes de ofte for svingende tryk og temperaturer af vidt forskellige størrelser. Når således ventilen eventuelt er instal-25 leret i en ledning, der fører et fluidum, som normalt er under et tryk på 20 atm., kan ledningen blive udsat for større trykpulsationer af forholsvis kort varighed, hvilket kan skyldes en række årsager såsom funktionsfejl hos en pumpe eller en kompressor. Ligeledes kan ventilen, når den 30 er installeret, hvor den er udsat for elementer eller nær andet udstyr, som forårsager variationer i omgivelsestemperaturen, blive udsat for vidt varierende temperatursvingninger.

Disse tryk- eller temperatursvingninger eller begge dele kan, hvis de er af tilstrækkelig stor størrelse, få ventil-35 huset til midlertidigt at udvide sig ud over dets normale dimensioner. I sædvanlige ventiler såsom de i de førnævnte

DK 159513 B

2 patenskrifter omhandlede vil ventilkeglen på grund af sin vægt eller på grund af forspændingskraften fra den fjeder, som ofte er tilvejebragt, blive trykket længere ind i sit sæde end normalt, når ventilhuset udvider sig. Når tryk-5 eller temperatursvingningerne ophører, vil ventilhuset trække sig sammen til sin normale størrelse, og ventilkeglen vil blive fanget eller blokeret i det koniske sæde, hvilket gør det vanskeligt eller umuligt at dreje den.

USA patentskrift nr. 4.034.776 omhandler en smurt 10 kegleventil, i hvilke ventilkeglen er fluidumtrykafbalanceret ved hjælp af kanaler i keglen, som sætter kamre ved begge ender af keglen i forbindelsen med ledningstrykket i åbningen gennem keglen. Yderliger trykker en fjeder ventilkeglen i retning bort fra dens sæde imod et indstilleligt stopelement 15 i et forud fastlagt, nominelt omfang for at etablere det rigtige forhold mellem ventilkeglen og dens sæde. Smøremiddel kan så indsprøjtes i smøresystemet for at tilvejebringe en smøremiddelfilm af passende størrelse mellem ventilkeglen og dens sæde, idet fjederforspændingen så er virksom til at 20 opretholde det ønskede afstandsforhold mellem keglen og dens sæde. Det problem, som opstår med en sådan ventil eller de førnævnte kendte ventiler, er, at hvis ventilen skulle lække under brugen, er den person, som er ansvarlig for dens rigtige funktion, tilbøjelig til at antage, at det 25 skyldes forkert tætningstryk på véntilkeglen snarere end en forringelse af tætningsfilmen mellem keglen og dens sæde.

Følgelig indstilles det indstillige stopelement til at lægge større tætningstryk på ventilkeglen, hvilket simpelthen virker til at kile keglen yderligere ind i det koniske sæde.

30 En sådan fremgangsmåde kan måske midlertidigt afhjælpe lækagen, men den vil også gøre keglen mere ømfindtlig for blokering eller fastholdelse under de svingende forhold, der er beskrevet foran og i det sidstnævnte patentskrift.

I USA-patentskrift nr. 2.945.668 er omhandlet en 35 smurt kegleventil, i hvilken der er tilvejebragt et mellemlægs- eller afstandselement mellem bunddækslet og ventilhuset

DK 159513 B

3 og en stopflade på dækslet, der begrænser det maskimale stykke, som ventilkeglen kan bevæge sig bort fra sit sæde.

I denne ventil er der imidlertid indskudt en fjeder mellem stopfladen på dækslet og keglen for bestandigt at trykke 5 keglen imod dens sæde. Ventilkeglen i en sådan ventil vil således blive trykket længere og længere ind i det koniske sæde, når ventilhuset udvider sig under de foran beskrevne tryk- og temperatursvingninger, og vil ligeledes være udsat for at blive fanget og blokeret, når svingningerne ophører.

10 Opfindelsens formål er at tilvejebringe en forbedret smurt kegleventil, som let kan samles, og en fremgangsmåde til samling af en sådan ventil, hvorved de ovennævnte problemer overvindes, navnlig problemet med ukorrekt lejrings-tryk på ventilkeglen.

15 Til opnåelse af disse formål angår opfindelsen for det første en smurt kegleventil omfattende et ventilhus med et konisk sæde, som danner et centralt kammer inden i ventilhuset, tilgangs- og afgangskanaler inden i huset skærende og stående i forbindelse med det centrale kammer, en ven-20 tilkegle med en gennmgående åbning monteret til drejning i kammeret mellem en åben og en lukket stilling, organer til indføring af en tætningsfilm mellem sædet og keglen, organer til fastlæggelse af tykkelsen af denne film omfattende elastiske organer, der presser keglen bort fra sædet, et dæksel 25 på ventilhuset modsat den større ende af keglen, hvor dækslet og keglen har adskildte, parallele, ringformede overflader og organer til at begrænse bevægelsen af keglen bort fra sædet, hvilken kegleventil er ejendommelig ved, at ventilkeglen har en spindel, der rager udad fra kammeret fra dens 30 større ende, at dækslet har en åbning, gennem hvilken spindelen strækker sig udad fra ventilhuset, at de ringformede, parallelle overflader omgiver spindelen, og at begrænsningsorganerne ikke er indstillige fra ydersiden og omfatter ringformede afstandselementer af forud fastlagt tykkelse ind-35 skudt mellem de ringformede, parallelle overflader.

Opfindelsen angår endvidere for det andet en frem-

DK 159513 B

4 gangsmåde til samling af en smurt kegleventil omfattende et ventilhus med et konisk sæde, som danner et centralt kammer inden i ventilhuset, tilgangs- og afgangskanaler i ventilhuset skærende og stående i forbindelse med det centrale 5 kammer, en ventilkegle med en gennemgående åbning monteret i kammeret til begrænset aksial bevægelse bort fra sædet, en spindel ragende frem fra den større ende af keglen, organer til at fastlægge størrelsen af den begrænsede aksiale bevægelse og organer, der forspænder keglen bort fra sædet, og 10 hvor fremgangsmåden omfatter indsprøjtning af smøremiddel mellem keglen og sædet, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at - keglen presses ind i sædet imod kraften fra forspændingsorganet med tiistækkelig kraft til blot at sikre en god metal- 15 lisk kontakt mellem keglen og sædet, - afstanden mellem den store endes øvre overflade på keglen og planet for den indre væg i dækslet måles, - mindst ét ringformet afstandselement udvælges og monteres på nævnte øvre overflade for at fiksere den øvre overflade 20 af afstandselementet indenfor det område, der anses for den korrekte grænse for aksial bevægelse af keglen bort fra sædet, og - smøremiddel indsprøjtes under tryk for at bevæge keglen bort fra sædet, indtil det øverste af afstandselementet 25 berører nævnte plan.

For at imødegå de problemer, der som skitseret foran er knyttet til den kendte teknik, tilvejebringes således ifølge opfindelsen en smurt kegleventil, i hvilken ved hjælp af mellemlægs- eller afstandselementer, som placerer en 30 stopflade inden i ventilhuset, den optimale afstand mellem ventilkeglen og sædet fastlægges på det tidspunkt, ventilen samles, og derfor ikke kan ændres uden adskillelse af ventilen. Ligeledes er der tilvejebragt en fjeder, som hele tiden trykker ventilkeglen bort fra dens sæde og imod en 35 stopflade for at opretholde den optimale afstand mellem keglen og dens sæde og dermed den optimale tykkelse af

DK 159513 B

• 5 tætningsmiddelfilmen. Stopfladen, som begrænser bevægelsen af keglen, er tilvejebragt på ventilens dæksel. Afstandselementerne er tilvejebragt mellem den store ende af keglen og stopfladen på dækslet.

5 Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere, ud fra en foretrukken udførelsesform, idet der henvises til tegningen, på hvilken fig. 1 viser et lodret tværsnit gennem en udførelsesform for en kegleventil ifølge den foreliggende opfindelse, 10 og fig. 2 et vandret snit gennem ventilen langs linien 2-2 i fig. 1.

Som vist på tegningen har et ventilhus 20 et centralt kammer, som er dannet af et konisk sæde 22, der er udformet 15 inden i huset. Tilgangs- og afgangskanaler 24 og 26 står i forbindelse med det centrale kammer, i hvilket der drejeligt er monteret en ventilkegle 28 med en gennemgående åbning, der er vist i punkteret streg, og som står i forbindelse med tilgangs- og afgangskanalerne, når keglen er i sin åbne 20 ventilstilling. En spindel 32 rager op fra keglen 28, gennem en åbning 36 udformet i et dæksel 34. Den ydre del af spindelen 32 har plane partier 38 til optagelse af en nøgle for at lette drejning af spindel og ventilkegle. En tætnings-og smøremiddel fitting 40 er monteret på den ydre ende af 25 spindelen og er indrettet til at optage en dertil passende fitting på en fedtsprøjte for at indsprøjte tætningsmiddel i det indvendige tætningsmiddelsystem, som skal beskrives i det efterstående. En pakbøsning 39 er indskruet i åbningen 36 og tjener til at trykke en grafitisk ring 41 til tætnende 30 kontakt med den ydre omkreds af spindelen 31. En pakningsring 43 af elastomert materiale er ligeledes tilvejebragt i åbningen 36 over pakbøsningen 39 for at beskytte denne og pakningsringen 41 mod fugtighed og fremmede partikler. Dækslet 34 er fastgjort til huset 20 ved hjælp af et antal 35 bolte 42, af hvilke kun én er vist 1 fig. 1.

En ringformet, metallisk pakningsring 44 er trykket .

6

DK 159513B

sammen mellem en ringformet flade 46 på dækslet 34 og en flade 48, der er bearbejdet på toppen af huset 20. Ved en udførelsesform for opfindelsen kan pakningen 44 ligeledes fungere som afstandselement for at opnå den rigtige afstand 5 mellem overfladen 50 på dækslet og oversiden af ventilkeglen, som det skal beskrives i det efterstående.

En stopkrave 52 er fastgjort midt på spindelen og har ikke viste, i omkredsretningen adskilte stopflader, som samvirker med en på dækslet udformet stander 54 til at be-10 grænse keglens drejning til 90“.

En aksialt forløbende kanal er udformet inden i spindelen 32, og af hvilken kun en del er vist i punkteret streg ved 60. Ved sin øvre ende står kanalen 60 i forbindelse med det indre af fittingen 40, og ved sin nedre ende står kanalen 15 60 i forbindelse med en radialt forløbende kanal 62 i den store ende af keglen, og som munder ud i en ringformet rille 64, som er udformet i den ydre overflade af keglen 28 nær dens store ende. Diametralt modstående riller 70 (se fig.

2) er udformet i den udvendige overflade af keglen og stræk-20 ker sig fra rillen 64 til bunden af keglen, (se fig. 1), hvor de står i forbindelse med et kammer 76, der er indesluttet mellem en bundvægdel 78 af huset 20 og den lille ende af keglen.

Diametralt modstående riller 72 er ligeledes udformet 25 i den udvendige overflade af keglen, men strækker sig hverken til kammeret 76 eller til rillen 64, som rillerne 70 gør. Forholdsvis korte forbindelsesriller 80 er udformet i husets sædeoverflade ved diametralt modsatte positioner som vist i fig. 2, idet én af disse riller er vist i punkteret streg 30 i fig. l. Rillerne 80 tjener til, når keglen er i sin lukkede stilling, at forbinde rillerne 72 med den ringformede rille 64, der er udformet i den øvre del af keglen.

Smøre- og tætningsmiddel indføres i det foran beskrevne system af riller gennem fittingen 40 og strømmer 35 gennem kanalerne 60 og 62 ind i den ringformede rille 64. I enten den åbne eller lukkede stilling vil under tryk stående

DK 159513 B

7 smøre- og tætningsmiddel strømme ind i rillen 70 og ind i kammeret 76, hvorved keglen kan løftes bort fra sit sæde, som det er sædvanligt ved. den kendte teknik. I fig. 2 er keglen vist i sin åbne ventilstilling, hvor rillerne 70 i 5 keglens overflade ligger ud for forbindelsesrillerne 80 i sædet. Eftersom rillerne 70 strækker sig hele vejen mellem rillen 64 og kammeret 76, udøver rillerne 80 imidlertid ingen funktion på dette tidspunkt. Når imidlertid keglen er drejet 90° med uret som vist i fig. 2 til sin lukkede 10 stilling, vil rillerne 72 ligge ud for rillerne 80 i sædet, hvorved tætnings- og smøremiddel under tryk tilføres rillerne 72 gennem rillerne 80, som forbinder enden af rillerne 72 og den ringformede rille 64. Når ventilen er lukket, vil således det ene sæt af riller 70 og 72 i overfladen af keg-15 len, som alle er fyldt med smøremiddel og tætningsmiddel under tryk, forløbe omkring åbningen til kanalen 24, mens det andet sæt riller 70 og 72 og rillen 64 vil forløbe omkring åbningen til den anden kanal 26 for at danne en effektiv tætning til forhindring af fluidumlækage mellem keglen 20 og sædet. Når keglen drejes med uret fra sin lukkede stilling til sin åbne stilling, er de eneste riller, som er blotlagte med kanalerne 24 eller 26, rillerne 72. Ved begyndende bevægelse mod uret fra den lukkede stilling vil rillerne 72 imidlertid blive adskilt fra forbindelsesrillerne 25 80, og, eftersom rillerne 72 ikke strækker sig til kammeret 76, vil meget lidt om noget af tætningsmidlet i rillerne 72 bliver presset ud i kanalerne 24 eller 26.

Som nævnt foran trykkes keglen ved kendte ventiler sædvanligvis med varierende grader af elasticitet i retning 30 med det koniske sæde i huset. Ved den foreliggende opfindelse er en fjeder 90 imidlertid sammentrykket mellem væggen 78 i huset og den lille ende af keglen 28, så at den konstant trykker. keglen aksialt i en retning bort fra sædet. Yderligere er der ved den store ende af keglen tilvejebragt 35 organer, hvormed keglens bevægelse bort fra sit sæde under påvirkning af fjederen 90 begrænses, så at mellemrummet

DK 159513B

δ mellem keglen og dens sæde altid er det, som tilvejebringer en optimal tykkelse af smøre- og tætningsmiddelfilm mellem keglen og dens sæde. Ved én udførelsesform for opfindelsen kan der være tilvejebragt én eller flere skivelignende mel-5 lemlægselementer eller afstandselementer ved den store ende af keglen. Under samling presses keglen ind i sit sæde mod trykket fra fjederen 90 med tilstrækkelig kraft til blot at sikre sig en god metallisk kontakt mellem keglen og sædet. Afstanden mellem den øverste flade 94 af keglen og planet 10 for overfladen 50 på dækslet måles så. Et eller flere afstands- eller mellemlægselementer 92, der står til rådighed i forskellinge tykkelser for den, der samler ventilen, udvælges så og monteres på den øvre flade 94 for at fastlægge afstanden mellem fladen 50 og den øvre flade af stablen af 15 mellemlægselementer indenfor området mellem 0,1 og 0,2 mm, hvilket anses for at være den rigtige grænse for bevægelse af keglen bort fra dens sæde med henblik på at tilvejebringe en optimal tykkelse af tætnings- og smøremiddelfilm mellem keglen og dens sæde. Tætnings- og smøremiddel indsprøjtes 20 så under tryk’ ind i smøresystemet gennem fittingen 40 som beskrevet foran. Keglen vil så blive bevæget bort fra sit sæde under påvirkning af fjederen 90 og under påvirkning af det under tryk stående smøre- og tætningsmiddel, indtil det øverste af stablen af afstandselementer 92 berører overfladen 25 50.

Som forklaret foran kan ventilen under brugen blive udsat for svingende tilstande med abnormt høje tryk, temperaturer eller vibrationer i den ledning, hvori ventilen er anbragt, som alle kunne få keglen i ventiler af den kendte 30 art til at rage længere og længere ind i deres sæder, hvorefter ophør af de midlertidige svingninger ville få ventilhuset til at trække sig sammen, hvilket ville medføre, at keglen blev fanget eller blokeret. Ved ventilen ifølge den foreliggende opfindelse er imidlertid ikke blot keglen for-35 hindret i at trænge dybere ind i sit. koniske sæde under svingende tilstande af trykket fra fjederen 90, men fordi

DK 159513 B

9 keglen og afstandselementerne 92 holdes fast imod overfladen 50 på dækslet, opretholdes det rigtige mellemrum mellem keglen og dens side når de svingende tilstande er ophørt.

Ved en anden udføresel s form for opfindelsen kan stab-5 len af afstandselementer 92 udelades, og pakningsringen 44 udnyttes til at opnå den rigtige afstand mellem fladen 50 på dækslet og en øvre flade 94 på keglen. Ved denne udførelsesform for opfindelsen fungerer pakningen 44 både som pakning og som afstandselement og må være til rådighed for 10 montøren i forskellige tykkelser, så at den rigtige størrelse af pakningen eller afstandsstykket 44 kan udvælges til at holde afstanden mellem overfladen 50 og overfladen 94 indenfor området 0,1 til 0,2 mm, når ventilkeglen er i metallisk kontakt sit sæde.

15 Det kunne være muligt at opnå fordelene ved den fore liggende opfindelse ved simpelt hen at holde placeringerne af fladerne 50 og 94 indenfor meget snævre tolerancer under bearbejdningsprocessen, så at afstanden mellem disse overflader i den samlede tilstand ville ligge indenfor det 20 krævede område på mellem 0,1 til 0,2 mm. I praksis er det imidlertid reelt umuligt at holde så snævre tolerancer ved praktiske fremstillingsmetoder, især når man gør sig klart, at forholdsvis små variationer af overfladen af det koniske sæde og ventilkeglen vil medføre forholdsvis store varia-25 tioner af keglens aksiale position.

En vigtig fordel ved den foreliggende opfindelse er, at den passende indstilling af keglens vandring bort fra dens sæde foretages under samlingen og ikke kan ændres i marken uden adskillelse af ventilen. Som påpeget foran til-30 vejebringer nogle kendte ventiler såsom den i USA-patenskrift nr. 4.034.776 omhandlede et stopelement ved den store ende af keglen, imod hvilket keglen trykkes af en fjeder. Imidlertid kan i sådanne ventiler placeringen af stoppet indstilles med udvendige organer på ventilen. Som følge heraf vil de 35 ansvarshavende for vedligeholdelsen af ventilen ofte ændre placeringen af stoppet i en bestræbelse på et afhjælpe en

Claims (2)

1. Smurt kegleventil omfattende et ventilhus (20) med et konisk sæde (22), som danner et centralt kammer inden 10. ventilhuset (20), tilgangs- og afgangskanaler (24, 26) inden i huset (20) skærende og stående i forbindelse med det centrale kammer, en ventilkegle (28) med en gennemgående åbning (30) monteret til drejning i kammeret mellem en åben og en lukket stilling, organer til indføring af en tætnings-15 film mellem sædet (22) og keglen (28), organer til fastlæggelse af tykkelsen af denne film omfattende elastiske organer (90), der presser keglen (28) bort fra sædet (22), et dæksel (34) på ventilhuset (20) modsat end større ende af keglen (28), hvor dækslet (34) og keglen (28) har adskilte, parallelle, ringformede overflader og organer til at begrænse bevægelsen af keglen (28) bort fra sædet (22), k e n -detegnet ved, at ventilkeglen (28) har en spindel (32), der rager udad fra kammeret fra dens større ende, at dækslet (34) har en åbning, gennem hvilken spindelen (32) strækker sig udad fra ventilhuset (20), at de ringformede, parallelle overflader omgiver spindelen (32), og at begrænsningsorganerne ikke er indstillelige fra ydersiden og omfatter ringformede afstandselementer (92) af forud fastlagt tykkelse indskudt mellem de ringformede, parallelle overflader.

2. Fremgangsmåde til samling af en smurt kegleventil omfattende et ventilhus (20) med et konisk sæde (22), som danner et centralt kammer inden i ventilhuset (20), tilgangs- og afgangskanaler (24, 26) i ventilhuset (20) skærende og stående i forbindelse med det centrale kammer, en ventilkegle (28) med en gemmemgående åbning (30) monteret i kammeret til begrænset aksial bevægelse bort fra sædet (22), en spin- n DK 159513 B del ragende frem fra den større ende af keglen (28), organer til at fastlægge størrelsen af den begrænsede aksiale bevægelse og organer (90), der forspænder keglen (28) bort fra 5 sædet (22), hvor ventilhuset (20) er lukket af et dæksel (34), og hvor fremgangsmåden omfatter indsprøjtning af smøremiddel mellem keglen (28) og sædet (22), kendetegn e t ved, at - keglen (28) presses ind i sædet (22) imod kraften fra for- 10 spændingsorganet (90) med tilstrækkelig kraft til blot at sikre en god metallisk kontakt mellem keglen (28) og sædet (22), - afstanden mellem den store endes øvre overflade (94) på keglen (28) og planet’(50) for den indre væg i dækslet (34) 15 males, - mindst ét ringformet afstandselement (92) udvælges og monteres på nævnte øvre overflade (94) for at fiksere den øvre overflade af afstandselementet (92) indenfor det område, der anses for at være den korrekte grænse for aksial bevæg- 20 else af keglen (28) bort fra sædet (22), og - smørremiddel insdprøjtes under tryk mellem sædet (22) og keglen (28) for at bevæge keglen (28) bort fra sædet (22) , indtil det øverste af afstandselementet (92) berører nævnte plan (50). 25 30 35