DK160576B - Reguleringsventil med indbygget by-pass, droevle- og afspaerringsfunktion - Google Patents

Description

i

DK 160576 B

Opfindelsen omhandler en reguleringsventil af den i krav l's indledning angivne art og til brug i et anlæg, der skal fungere permanent, som det er tilfældet inden for den kemiske industri, især olieraffinaderier.

5 Når man i et kemisk anlæg skal regulere en gennemstrøm ningsmængde eller et tryk af et fluidum ved hjælp af en reguleringsventil, monteres denne almindeligvis i serie med en forudgående og en efterfølgende isolerings-ventil, og imellem endepunkterne af disse tre seriemon-10 terede ventiler anbringes der en afgreningsledning med en ekstra, manuelt betjent reguleringsventil. Når man her skal reparere den under normal drift alene betjente reguleringsventil, lukker man de to isoleringsventiler og tilvejebringer en manuel regulering ved hjælp 15 af den ekstra reguleringsventil under reparationen.

Et sådant ventilanlæg er pladskrævende og kostbart.

Fra U5-4 187 872 kendes en opfindelse, som angår det samme generelle problem, d.v.s. som tillader fortsættelse af fluidumstrømmen gennem en kontrolventil via 20 en hjælpevej, medens ventilelementerne hørende til hovedstrømvejen repareres eller udskiftes. Den geometriske konfiguration og detaljerne i nævnte patent er dog ganske forskellige fra den foreliggende opfindelse.

Hoved- og hjælpestrømvejene er i aksial afstand fra 25 hinanden, som det ses ved sammenligning af figurerne 1 og 4, og forseglingen eller tætheden af disse strøm-veje etableres ved kraftpåvirkning og intim kontakt mellem de keglestubformede overflader af huset H, 16 og det roterbare element R.

30 Med en sådan konstruktion vil den nødvendige aksiale omledning af strømvejen gennem enten hoved- eller hjælpepassagen frembyde betragtelig inertimodstand på grund af de mange retningsændringer af strømmen, hvorved hele

DK 160576 B

2 konstruktionen generelt er uegnet til store gennemstrømningshastigheder.

Med opfindelsen i nævnte patent er det endvidere vanskeligt at ændre det roterbare elements vinkelposition, 5 da det under brugen holdes fast på plads for at sikre væsketætheda møtrikken 72 må først skrues af, og overfladespændingen må brydes ved bankning (søjle 8, linie 47 ff). Væsketæthed opholdes herved ikke permanent, og kontinuert rotationsstyring er ikke mulig, når hjæl-10 pepassagen benyttes. Med den foreliggende opfindelse elimineres disse ulemper elegant, idet der let tillades store strømhastigheder og kontinuert rotationsstyring, selv når hjælpepassagen er i brug.

Også US-2 880 748 angår dette problem. Hele konstruktio-15 nen af denne opfindelses motorventil er dog ganske for skellig fra den foreliggende opfindelse. Det roterbare organ er ikke kugleformet men cylindrisk. Endvidere er bistrømvejene 65 og 66 uden for det roterbare organ, så at den pågældende motorventil er klodset.

20 Opfindelsen har til formål at kunne tilvejebringe alle de med ovennævnte anlæg opnåelige funktioner ved hjælp af kun én reguleringsventil.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved en reguleringsventil af den indledningsvis angivne art, der er konstrueret 25 som angivet i krav l's kendetegnende del.

Her er tolden forsynet med to kanalsystemer imellem reguleringsventilens indløb og udløb, hvoraf hovedkanalsystemet reguleres i forbindelse med et ventilsæde ved drejning af tolden, medens afgreningskanalsystemet 30 reguleres ved justering af toldens vinkelstilling.

3 DK 160576 B

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor i forbindelse med tegningen, hvor fig. 1 er et aksialt snit gennem en udførelsesform for reguleringsventilen ifølge opfindelsen, 5 fig. 2 er et snit igennem ventilen på fig. 1 langs linien 2-2, fig. 3 er et snit igennem reguleringsventilen på fig.

1 langs linien 3-3, fig. 4, 3, 6 og 7 er skematiske snitbilleder gennem 10 reguleringsventilen på fig. 2 i formindsket målforhold og visende ventilen ved henholdsvis normal drift, total lukning, delvis åbning via afgreningen og fuldstændig åbning via afgreningen, og fig. 8 er en skematisk afbildning set nedefra af en 15 reguleringsventil forsynet med en graderet skive til angivelse af toldens vinkelstilling.

Fig. 1 viser et ventilhus 1 med to ved dennes aksiale ender udformede flanger 2 og 3 til forbindelse med ikke viste rørnipler. Aksen af flangerne 2 og 3 forløber 20 her vandret. En aksial ledning, eksempelvis et fluidum indløb, er udformet til venstre på fig. 1 ved en indvendig boring 4 i flangen 2 og ved imod ventilhusets centrum konvergerende sideflader på en stopring 5, der fastholdes i ventilhuset 1 ved hjælp af tre spærreskru-25 er 6, og inderfladen på en kontaktring 7, der forspæn des imod højre af et elastisk organ 8, såsom en Belle-ville-fjeder, der er indspændt imellem ringene 5 og 7. Ved sin højre ende understøtter kontaktringen 7 en pakskive 9, der ligger an imod en kugleformet told 10.

30 En anden kontaktring 11, der forspændes af et elastisk

DK 160576 B

4 organ 12, såsom en Belleville-fjeder, og som er indskudt imellem stopringen 5 og kontaktringen 11, ligger også an imod den kugleformede told 10 via en pakring 13.

Der er også tilvejebragt pakringe imellem stopringen 3 5 og ventilhuset 1, imellem kontaktringen 7 og kontakt ringen 11 samt mellem denne og ventilhuset 1.

Den kugleformede told 10 er forsynet med to lodrette tapper 3:4 og 15, der kan rotere i cylindriske lejer i henholdsvis ventilhuset 1 og et dæksel 16, der er 10 aftageligt fastgjort på ventilhuset 1 ved hjælp af bol te 17. Tappen 15 er nedadtil forlænget med et riflet manøvreskaft 18, der rager ud fra dækslet 16. Skaftet 18 kan manøvreres enten manuelt ved hjælp af en simpel nøgle eller momentnøgle eller ved hjælp af en motor.

15 På højre side af fig. 1 er der tilvejebragt en aksial ledning, f.eks. et fluidumudløb, ved en indvendig boring 19 i flangen 3 og ved mod ventilhusets centrum konvergerende inderflader på en stopring 20, der fastholdes i ventilhuset 1 ved hjælp af tre spærreskruer 20 21, og ved en kontaktring 22, der forspændes mod venstre ved hjælp af et elastisk organ 23, såsom en Belleville-fjeder, der er indspændt imellem ringene 20 og 22. Kontaktringen 22 understøtter ved sin venstre ende en pak-ring 24, der ligger an imod den kugleformede told 10.

25 En anden kontaktring 25, der forspændes af et elastisk organ 26, såsom en Belleville-fjeder, der er indspændt imellem ringene 25 og 20, ligger også an imod den kugleformede told 10 via en pakring 27. Der er også tilvejebragt pakringe imellem stopringen 20 og ventilhuset 30 1, mellem kontaktringen 22 og kontaktringen 25 samt imellem denne og ventilhuset 1.

I det vandrette diametralplan gennem tolden 10 afgrænser i det viste eksempel en pakring 9 eller 24 en cir-

DK 160576 B

5 kelbue, der er ca. 1/3 af den af en pakning 13 eller 27 afgrænsede cirkelbue, hvilken sidste cirkelbue omfatter ca. 1/4 af periferien.

I den kugleringformede told 10 er der udformet en lod-5 ret hul 28 med to sæder 29 og 30. Sæderne 29 og 30 kan helt eller delvis lukkes af ventillegemer 31 og 32 på en spindel 33. Spindelen 33, der styres af en muffe i hullet 28, kan manøvreres af en servomotor 34, hvis understøtning 35 er fastgjort til ventilhuset 1 ved 10 hjælp af en forbindelsesmuffe 36 og et Grayloc-forbin- delsesstykke 37. Sæderne 29 og 30 er beliggende i to parallelle grene af en hydraulisk forbindelse imellem en radial cylindrisk hovedindløbsåbning 38 og en diametralt modsat beliggende radial cylindrisk hovedudløbs-15 åbning 39. Åbningen 38 udmunder direkte i hullet 28 ved centret af den kugleformede told 10 imellem de to ventilsæder 29 og 30. Udsparinger 40 og 41 danner en forbindelse mellem det øverste parti af hullet 28 oven over ventilsædet 29, henholdsvis det nederste parti 20 af hullet 28 under ventilsædet 30, med åbningen 39.

Når tolden 10 befinder sig i den på fig. 1, 2 og 3 viste stilling, ligger åbningen 38 ud for indløbsledningen og åbningen 39 ud for udløbsledningen. Når ventil-legemerne 31 og 32 løftes, vil det fluidum, der ind-25 strømmer i boringen 4 og passerer gennem åbningen 38 og det centrale parti af hullet 28, opdeles i en øverste strøm, der passerer sædet 29 og ankommer til åbningen 39 gennem udsparingen 40, og en nederste strøm, der passerer sædet 30 og ankommer til åbningen 39 gen-30 nem udsparingen 41, hvorefter de to i åbningen 39 forenede strømme udløber gennem boringen 19. Reguleringen sker ved at ændre stillingen af ventillegemerne 31 og 32 ved hjælp af servomotoren 34.

6

DK 160576 B

Som vist på fig. 2 er der vinkelret på åbningerne 38 og 39 og vandret udformet to diametralt modstående radiale cylindriske hjælpeåbninger 42 og 43 i den kugleformede told 10. Åbningerne 42 og 43 er indbyrdes for-5 bundet ved hjælp af to parallelt monterede vinkelbøje de kanaler i form af to retliniede boringer, nemlig en kanal 44 udsparet i det neders te parti af tolden 10 og en kanal 45 udsparet i det øverste parti af tolden 10. Det ses på fig. 1, at de to kanaler 44 og 45 10 er udsparet i den venstre halvkugle af tolden 10, me dens udsparingerne 40 og 41 er tilvejebragt i den højre halvkugle af tolden 10.

Såfremt man drejer tolden 10 i urviserretningen på fig.

2, ses det, at man først lukker indløbsledningen ved 15 anlægget af pakringe 9 imod et massivt parti af tolden 10. Derefter ankommer åbningen 42 til pakringen 9 og åbningen 43 til pakringen 24. Der vil da passere fluidum fra boringen 4 til boringen 19 gennem åbningen 42, kanalerne 44 og 45 og åbningen 43. En regulering kan 20 der ske ved at ændre vinkelstillingen af den kugleformede told 10. Når denne er drejet 90° ud fra begyndelsesstillingen, er reguleringsventilen helt åben gennem afgreningskanalen. Fortrinsvis tilvejebringes der det samme kanaltværsnit for hjælpeåbningerne 42 og 43 som 25 i hovedåbningerne 38 og 39, og for kanalerne 44 og 45 som for udsparingerne 40 og 41.

Så snart den kugleformede told 10 er blevet drejet så langt, at åbningerne 38 og 39 er kommer forbi pakringene 9 og 13 til venstre og 29 og 27 til højre, er hul-30 let 28 hydraulisk isoleret, og det er da muligt at af montere tilslutningsstykket 37 og udtrække ventillegemerne 31 og 32, eksempelvis med henblik på udskiftning og eftersyn af ventilsæderne 29 og 30. Herved kan man erstatte de for slid udsatte ventilkomponenter uden

DK 160576 B

7 at standse fluidumstrømmen, idet afgreningsstrømmen meget let kan erstatte hovedstrømningen under denne operation.

Det bemærkes, at under anvendelse af afgreningskredsen med regulering underkastes pakringene 9 og 24 kun fluidumstrømmens lamineringsvirkninger. De beskytter pak-ringene 13 og 27, og disse tilvejebringer tætslutningen imellem fluidumstrømmen og ventilhuset.

Fig. 4-7 viser cirkulationen af et fluidum igennem reguleringsventilen for forskellige vinkelstillinger af den kugleformede told 10. Fig. 4 svarer til den normale anvendelse af reguleringsventilen, hvor reguleringen tilvejebringes ved hjælp af ventillegemerne. Stillingen på fig. 5 er i det viste eksempel opnået ved at dreje den kugleformede told 1/8 omløb, hvor ventilen da er totalt lukket både for hovedkredsen og for afgre-ningskredsen. Fig. 6 svarer til starten af stillingen til regulering af afgreningskredsen, hvilken stilling i det viste eksempel opnås ved at dreje den kugleformede told 3/16 omløb. Ved en drejning på 1/4 omløb opnås der en fuld gennemstrømning i afgreningskredsen som vist på fig. 7.

På fig. 8 er der vist en skive 46, der drejer sammen med manøvreskaftet 18 og tilvejebringer en visning af reguleringsventilens aktuelle stilling. Mærket N viser stillingen for normal drift, mærket F stillingen for fuldstændig lukning, mærket D stillingen for begyndelsen af reguleringen gennem afgreningskredsen og 0 stillingen for fuldstændig åbning af afgreningskredsen.

Det er også muligt at tilføje indsnit til markering af forskellige stillinger af tolden samt organer til blokering af tolden i en sådan stilling. På fig. 1 er

DK 160576 B

8 der vist et hul 47 og en spalteåbning 48 i skiven 46.

Hullet 47 er beregnet til at optage en af ventilhuset understøttet fjedertap under normal drift af ventilen.

Når man vil overgå til en anden stilling af tolden, 5 skal man først indtrykke tappen. Tappen vil derefter træde ind i spalteåbningen 48 efter fuldstændig lukning af ventilen, og spalteåbningen muliggør en overgang fra den fuldstændigt l.ukkede stilling til stillingerne for delvis eller fuldstændig åbning af afgrenings-10 kredsen og omvendt, og man umuliggør en falsk manøvre ring for en uønsket genåbning af hovedkredsen.

Claims (4)

1. Reguleringsventil omfattende et hus (1), der afgrænser et aksialt fluidumindløb (4) og et aksialt fluidumudløb (19), og som rummer en hydraulisk forbindelse imellem indløbet og udløbet gennem mindst ét sæde (29, 5 30) og mindst ét lukkeorgan (31, 32), hvormed sædets lukning kan reguleres ved, at en manøvrespindel (33), der rager ud fra ventilhuset i en retning vinkelret på den aksiale retning af fluidumindløbet og -udløbet, forskydes og/eller drejes, hvor ventilhuset (1) rummer 10 en told (10), der er drejelig omkring en rotationsakse i samme retning som spindelen, og i hvis indre der er udformet: et med rotationsaksen koaksialt centralt hul (28), i hvilket sædet (29, 30) er udformet, og som danner passagen for manøvrespindelen (33) og lukkeorganet 15 (31, 32), kendetegnet ved, at der i tolden (10) endvidere er udformet en hovedindløbsåbning (38) og en hovedudløbsåbning (39) liggende diametralt modsat hinanden langs en første diameter (Dj) vinkelret på rotationsaksen og en indvendig hovedforbindelseskanal 20 (28, 40, 41) imellem hovedindløbsåbningen (4) og hoved udløbsåbningen (19) omfattende sædet (29, 30), en hjælpeindløbsåbning (42) og en hjælpeudløbsåbning (43) beliggende diametralt modsat hinanden langs en anden diameter (D2) vinkelret på rotationsaksen, samt en indven-25 dig hjælpeforbindelseskanal (44, 45) imellem hjælpeindløbsåbningen (42) og hjælpeudløbsåbningen (43), hvorhos hovedindløbsåbningen (38) og hovedudløbsåbningen (39) i en første vinkelstilling af tolden (10) befinder sig henholdsvis ud for fluidumindløbsledningen (4) og flui-30 dumudløbsledningen (19), og hvor reguleringen finder sted ved hjælp af manøvrespindelen (33), medens i en anden vinkelstilling af tolden (10) hjælpeindløbsåbningen (42) og hjælpeudløbsåbningen (43) befinder sig ud DK 160576 B for henholdsvis fluidumindløbsledningen (4) og fluidumudløbsledningen (19), og hvor reguleringen finder sted ved justering af denne anden vinkelstilling af tolden (10).

2. Reguleringsventil ifølge krav 1, kendeteg net ved, at ventilhuset (1) omkring både den aksiale indløbsledning (4) og den aksiale udløbsledning (19) bærer to pakringe (9 - 13, 24 - 27) i afstand fra hverandre og anliggende imod tolden (10) til at tilvejebrin-10 ge tætslutning imellem fluidumstrømmen og det indre af ventilhuset i alle stillinger af tolden.

3. Reguleringsventil ifølge krav 2, og hvor tolden (10) er kugleformet, kendetegnet ved, at ventilhuset (1) omkring både den aksiale indløbsled-15 ning (4) og den aksiale udløbsledning (19) bærer en • første pakring (9, 24) med en middelperiferi lidt større end periferien af hovedindløbsledningen (38) og en anden pakring (13, 27) med en middelperiferi større end middelperiferien af den første pakring (9, 24), 20 hvilke to pakringe (9, 24; 13, 27) er koaksiale med indløbsledningen (4) og udløbsledningen (19) og er elastisk forspændt imod den kugleformede told (10), og at yderperiferien af tolden (10) i et plan gennem de nævnte første (Dj) og andre (D2) diametre frembyder 25 et segment indeholdt imellem middelperiferien af den første pakning (9, 24) og middelperiferien af den anden pakning (13, 27), hvilket segment er mindst lige så langt som det tomme segment udsparet via hoved- eller hjælpe-indløbsledningerne eller -udløbsledningerne.

4. Reguleringsventil ifølge krav 3, kendeteg ne t ved, at den indvendige hovedforbindelseskanal foruden det centrale hul (28) omfatter udsparinger (40, 41. i en hemisfære af den kugleformede told (10), me- DK 160576 B dens den indvendige hjælpekanal (44, 45) er udformet i toldens anden hemisfære, og at hemisfærerne afgræn-ses af det plan, der går igennem rotationsaksen og den anden diameter (D2)·