DK165519B

DK165519B - Lukkeventil med laekagehulrum

Info

Publication number: DK165519B
Application number: DK480484A
Authority: DK
Inventors: Jan Ourensma
Original assignee: Hoogeveen Appendagefab
Priority date: 1983-10-06
Filing date: 1984-10-05
Publication date: 1992-12-07
Also published as: NZ209786A; DE3483940D1; NL8303437A; DK480484A; EP0140432A3; US4655253A; DK165519C; DK480484D0; JPS6098271A; EP0140432B1; JPH0621678B2; EP0140432A2

Description

i

DK 165519B

Opfindelsen vedrører en lukkeventil som beskrevet i den indledende del til krav 1. En sådan lukkeventil kendes fra europæisk patentskrift nr. 39.319. Den i dette patentskrift viste og beskrevne lukkeventil har et ventillegeme med en 5 øverste og nederste del, hvilken øverste del har en aksial tætning, og hvilken nederste del har en radial tætningsring, hvor dens radialt yderste perimeter kan samvirke med den cylindriske flade ved ventilsædet. Den øverste del af ventillegemet har en forsænkning med en cylindrisk flade, 10 der har samme diameter som den cylindriske flade ved ventilsædet. Til åbning af denne kendte ventil føres den nederste del af ventillegemet opad, idet dens tætningsring er i samvirke med forsænkningen i den øverste del af ventillegemet. De to dele bevæges således sammen til faktisk 15 åbning af passagen.

Den aksiale tætning ved det øverste ventillegeme har en større diameter end tætningspassagerne, så at dette aksiale ventilsæde afgrænser et areal, der er 20-25% større end passagernes. Dette betyder, at der til åbning af ventilen 20 kræves en kraft, som i betydelig grad afhænger af trykket i mediet i lukkeventilen. I den indledende fase af åbningen af ventilen, i hvilken det aksiale ventilsæde stadig er i indgreb, og i den afsluttende fase af lukningen af ventilen, når den radiale tætning endnu ikke er i indgreb, kan 25 reaktionskræfter på ventillegemet opstå med forekomst af trykstød i tilledningerne, som i øvrigt forårsager lukning eller åbning af selve ventilen. Endvidere er der til skylning af lækagedetekterings- eller skyllekammeret i ventillegemet arrangeret separate indløbs- og udløbstilledninger 30 til tilførsel og fjernelse af skyllevæske. Separate rør og ventilanordninger er nødvendige til skylning af denne lukkeventil.

Opfindelsen har til formål at tilvejebringe en lukkeventil af den indledningsvis nævnte art, som lettere kan betjenes 35 og skylles.

2

DK 165519B

Dette formål opnås i en lukkeventil ifølge opfindelsen, som er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne. Ved åbning og lukning af ventilen bliver de resulterende kræfter på ventillegemet fuldt ud afbalanceret som 5 følge af trykket i tilledningerne, således at den bevægelige del kun skal overvinde friktionen på ventillegemet ved tætningernes areal samt fjederkraften. Endvidere opstår der ingen reaktionskræfter som følge af trykstød i tilledningerne.

10 Et vigtigt aspekt ved opfindelsen er, at det til opnåelse af en god tætning ikke er nødvendigt at presse ventillegemet med en forspændingskraft mod ventilsædet. Tætningsringens tætning i en cylindrisk ventilsædeflade giver en helt sikker tætning. Den bevægelige del i lukkeventilen 15 ifølge opfindelsen kan derfor også være let, da en sådan forspændingskraft ikke skal overvindes. Endvidere kan skylning af lækagedetekteringskammer opnås på en simpel måde samtidig med, at en hvilken som helst af kamrene skylles, når den bevægelige del etablerer den første eller 20 den anden skylleposition.

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1-4 viser et længdesnit gennem en lukkeventiludførel-sesform for opfindelsen med lækagedetektering i fire for-25 skellige arbejdsstillinger, fig. 5 et længdesnit gennem en anden udførelsesform for en lukkeventil ifølge opfindelsen med lækagedetektering, og fig. 6 den i fig. 5 viste lukkeventil adskilt.

I fig. 1-4 er vist en lukkeventil 40 i form af en enkelt-30 lukker. Lukkeventilen har et hus 41 med to kamre 42 og 43, der grænser op til hinanden i aksial retning. Kamrene 42 og 43 står i forbindelse med væskekanaler via porte henholdsvis 44 og 45. Hellem kamrene 42 og 43 er der udformet et ventilsæde 46. I huset 41 kan et ventillegeme 47 forskydes 35 aksialt, hvilket legeme har en øverste del 48 og en neder- 3

DK 165519B

ste del 49, således som det vil blive beskrevet nedenfor.

Ved ventilsædet 46 har den øverste del 48 en tætningsring 50, medens den nederste ventillegemsdel 49 har en tætningsring 51 ligeledes ved ventilsædet 46. Den øverste ventil-5 ledningsdel 48's og den nederste ventilledningsdel 49's proksimale flader har lukkerdele 53, der dannes af en tætningsring i den nederste del 49, som samvirker med en passende radial flade af den øverste del 48. Den øverste del 48 og den nederste del 49 kan bevæges i kontakt med 10 hinanden, så at lukkedelen 53 tætner den øverste del og den nederste del til dannelse af en lukket enhed.

Fig. 1 viser lukkeventilen 40 i hvilestillingen. I denne hvilestilling er den nederste legemsdel 49 og den øverste legemsdel 48 flyttet bort fra hinanden i aksial retning til 15 en relativ åben stilling. Det cylindriske ventilsæde 46 har en sådan aksial længde, at de to tætningsringe 50 og 51 i denne relativ åbne stilling er i tætnende indgreb med sædet 46. Den nederste legemsdel 49 har en aksial boring 54, der står i forbindelse med rummet mellem tætningsringene 50 og 20 51 via en transversal boring 55. Hvis den ene af tætnings ringene 50 eller 51 ikke lukker helt, vil mediet, specielt væske, løbe fra kamrene 42 eller 43 til rummet 52. Fra dette rum 52 løber mediet via den transversale boring 55 ind i lækagedetekteringskanalen 54. Det medium, som læk-25 ker, afgives ved lækagedetekteringskanalen 54's nederste ende, så at det bliver synligt, og så at der signaleres, at der er lækage. På denne måde forhindres det medium, som strømmer gennem kanalerne, der står i forbindelse med portene 44, i at blive blandet med det medium, som strømmer 30 gennem kanalerne, der står i forbindelse med portene 45 eller omvendt. I et transportanlæg i fødevare- og nydelsesmiddelindustrien kan den ene af kanalerne transportere produktvæske, og den anden kanal kan transportere en rensevæske. Et oplagt eksempel er mejeriindustrien, hvor lukke-35 ventilen 40 benyttes, fx i en mælkebehandlingsindretning. I en sådan indretning skal kanalerne renses gentagne gange for at undgå vækst af mælkesyrebakterier i mælkerester.

4

DK 165519B

Vent i11egernet 47 i lukkeventilen 40 styres i overensstemmelse med opfindelsen ligeledes i toppen via en passage 56 og ved undersiden via en passage 57. Diametrene af passagerne 56 og 57 og diameteren af ventilsædet 46 er i alt 5 væsentligt identiske. På denne måde sikres, som beskrevet ovenfor, udligning af kræfterne.

Ventillegemet 47 holdes i den i fig. 1 viste hvilestilling ved hjælp af tilbageføringsfjederen 59. Tilbageføringsfjederen 59's nederste ende ligger an mod en overside af 10 fjederkammeret 58, der står i forbindelse med lukkeventilens hus 41. Tilbageføringsfjederens øverste ende ligger an mod en ende af en fjederbøsning 60, hvis nederste anslagsrand 61 ligger an mod en nederste rand af den nederste ventillegemsdel 49. Ved anbringelse af tilbageføringsfjederen 15 59 på denne måde delvis i ventillegemet 47 reduceres lukke ventilens aksiale længde.

Lukkeventilen 40's bevægelige del har også en cylinder 62, der er anbragt på oversiden af huset 41, og som kan være en trykluftcylinder. Cylinderen 62 har et dæksel 63 på over-20 siden. Cylinderen 62 er dobbeltvirkende, og dens øverste del har et hjælpestempel 64, hvis funktion vil blive beskrevet nedenfor. Den nederste ventillegemsdel 49 har en stang 65, der strækker sig opefter gennem en aksial boring i den øverste ventillegemsdel 48. Denne stang har en skul-25 der 66, der er i kontakt med hjælpestemplet 64's nederste ende. I den i fig. 1 viste hvilestilling tvinges den nederste ventillegemsdel 49 ind i sin øverste endestilling via tilbageføringsfjederen 59. Denne øverste endestilling bestemmes således af kontakten mellem stangen 65's skulder 30 66 og hjælpestemplet 64, som igen er i kontakt med cylin deren 62's dæksel 63.

Den -øverste ventillegemsdel 48's relativ åbne stilling i forhold til den nederste ventillegemsdel 49 bestemmes af eftergivende anslagsorganer 69. I en foretrukken udførel-

DK 165519 B

5 sesform for opfindelsen har disse organer en radialt udragende krave 71, der er anbragt på den øverste ventillegemsdel 48, en krave 70, der udgøres af en fjederring, der dækker i alt væsentligt den samme radiale afstand modsat 5 kraven 71, og som er anbragt på den nederste legemsdel 49's stang 65, samt en trykring 72, der på oversiden indgriber med kraverne 70's og 71's aksiale flader, samt en trykring 73, der på undersiden indgriber med kraverne 70's og 71's nederste aksiale flader. Trykringen 72 fjederpåvirkes i 10 retning nedefter af en trykfjeder 74, der ligger an mod hjælpestemplet 64. Den nederste trykring 73 fjederpåvirkes i retning opefter af en trykfjeder 75, der understøttes af stangen 65 via en ring 76 og en fjederring 77. Som følge af de eftergivende anslagsorganer 69 holdes den øverste ven-15 tillegemsdel 48 eftergivende i den relativ åbne stilling i forhold til den nederste legemsdel 49. En bevægelse opefter af delen 48 i forhold til delen 49 modvirkes af fjederen 74, medens en bevægelse nedefter modvirkes af fjederen 75.

Lukkeventilen 40's funktion vil herefter blive beskrevet 20 detaljeret under henvisning til fig. 2-4. Til forskydning af ventillegemet 47 fra den i fig. 1 viste hvilestilling til den i fig. 2 viste åbne stilling tilføres et trykmedium, fx trykluft via en port 80 til cylinderen 62. Det tryk, som udøves af trykluften, tvinger den øverste ventil-25 legemsdel 48 nedefter. Ventillegemsdelen 48 har ved sin øverste ende en tætningsring 67, der samvirker med cylinderen 62' s indervæg. I overensstemmelse med opfindelsen er den kraft, som udøves af fjederen 75 mindre end den kraft, som udøves af tilbageføringsfjederen 59. Følgelig bevæges, 30 når den øverste ventillegemsdel 48 tvinges nedefter af trykluften, først den øverste ventillegemsdel 48 ned i forhold til den nederste ventillegemsdel 49, indtil den øverste ventillegemsdels underside er i kontakt med lukkerdelen 53. I dette øjeblik er den nederste ventillegemsdel 35 49 for sin del stadig i den i fig. 1 viste stilling, dvs.

tætningsringen 51 er i kontakt med ventilsædet 46. Ved yderligere tilførsel af trykluft gennem porten 80 skubbes

DK 165519 B

6 den øverste ventillegemsdel 48 videre nedefter, så at den nederste ventillegemsdel 49 føres med. Denne bevægelse fortsætter, indtil den øverste ventillegemsdels rand med tætningen kommer i kontakt med en under denne placeret rand 5 i cylinderen 62. Dette er den i fig. 2 viste åbne tilstand.

I denne tilstand er passagen 68 fri, så at der fra kammeret 42 kan strømme et medium til kammeret 43 eller vice versa.

Når lukkeventilen 40 skal føres tilbage til sin lukkede stilling, får trykket i cylinderen 62 lov til at undslippe, 10 så at tilbageføringsfjederen 59 flytter hele ventillegemet opefter. Når stangen 65's rand 66 kommer i kontakt med undersiden af hjælpestemplet 64, standser den nederste ventillegemsdel 49' s bevægelse, og den øverste ventillegemsdel 48 bevæges ubetydeligt yderligere opefter under 15 påvirkning fra fjederen 75.

Når mælken ligesom i eksemplet ovenfor er løbet gennem lukkeventilen, bliver der noget mælk tilbage, efter at indretningen er lukket, i rummet mellem de to tætningsringe 50 og 51. For at undgå en uønsket udvikling af mælkesyre-20 bakterier i denne mælkerest kan rummet 53 og lækagedetekteringskanalen 54, der står i forbindelse med rummet 53, skylles i lukkeventilen 40 ifølge opfindelsen, samtidig med, at de kanaler, som står i forbindelse med portene 44 eller 45, skylles.

25 Fig. 3 viser den situation, hvor lækagedetekteringsrummene 53 til 55 skylles, medens kammeret 42 skylles, og fig. 4 viser den situation, hvor lækagedetekteringsrummene skylles, medens kammeret 43 skylles.

Den i fig. 3 viste situation fremkommer fra den i fig. 1 30 viste situation ved tilførsel af et trykmedium, fx trykluft til cylinderen 62's port 81. Den øverste ventillegemsdel 48 tvinges af denne trykluft opefter i cylinderen 62 mod fjederen 74's kraftpåvirkning, indtil delen 48 kommer i kontakt med hjælpestemplet 64 via trykringen 72. Med denne 7

DK 165519B

bevægelse opefter kommer tætningsringen 50 fri af ventilsædet 46, så at der etableres en forbindelse mellem kammeret 42 og rummet 52. Derefter kan der fra kammeret 42 strømme en rensevæske gennem rummet 52, tværboringen 55 og lækage-5 detekteringskanalen 54 og ud. Dermed er disse rum renset.

Ved fjernelse af trykket vender den øverste ventillegemsdel 48 tilbage til den i fig. 1 viste stilling som følge af påvirkningen fra fjederen 74.

Ved tilførsel af et trykmedium, fx trykluft gennem porten 10 82 bevæges hjælpestemplet 64 nedefter. Ved hjælpestemplet 64's kontakt med skulderen 66 på den nederste ventillegemsdel 49's stang 65 bevæges den nederste ventillegemsdel 49 også nedefter. Den øverste ventillegemsdel 48 føres samtidigt med af de ovenfor beskrevne eftergivende anslagsorga-15 ner 69. Dermed bevæges ventillegemet 47 nedefter som et hele. Tætningsringen 50 forbliver i kontakt med ventilsædet 46, så at kammeret 42 forbliver blokeret. Tætningsringen 51 kommer imidlertid fri af ventilsædet 46, så at der etableres en forbindelse mellem kammeret 43 og rummet 52. Rense-20 væsken kan igen strømme fra kammeret 43 gennem kammeret 53, tværboringen 55 og lækagedetekteringskanalen 54 og ud, så at disse rum renses. Ved at lade trykket aftage føres ventillegemet 47 som et hele tilbage af tilbageføringsfjederen 59 til den i fig. 1 viste stilling.

25 I lukkeventilen 40 er dele af lukkedelen igen forbundet til huset 41 ved hjælp af fastspændingsringe. Ved at løsne fastspændingsringene kan lukkeventilen 40 demonteres på simpel måde, medens huset 41 forbliver i rør- eller kanalanlægget. På denne måde kan en udskiftning af tætningsringe 30 eller yderligere rensningsoperationer foretages meget hurtigt.

I fig. 5 er vist en lukkeventil 85, der i betydelig grad svarer til den i fig. 1-4 viste lukkeventil. Kun forskellene mellem ventilen 85 og ventilen 40 vil derfor blive 35 beskrevet.

8

DK 165519B

Den bevægelige del er som et hele monteret i lukkeventilens øverste del. Tilbageføringsfjederen, der er sammensat af en fjeder 86 og en fjeder 87, der sidder inden i fjederen 86, er indeholdt i en cylinder 90. En nederste ventildel 94 5 står i forbindelse med en ventilakse 97 ved hjælp af en tap 96. På den ende af ventilakselen 97, der strækker sig op over cylinderen 90, er der monteret en bøsning 98, der er forbundet ud i ét med akselen ved hjælp af en møtrik 99 og en låsetap 100. Ved sin nederste ende har bøsningen 98 en 10 flange, mod hvilken fjedrene 86 og 87 ligger an. Fjedrene 86 og 87 er indeholdt i en fjederbøsning 88, der hviler mod en øverste flange på en krave 101 i cylinderen 90. Fjederen 95, der tjener til at tvinge ventildelene 94 og 93 til den relativ åbne stilling, er anbragt tæt ved ventilakselen 15 97's nederste ende. Fjederen 95 ligger med sin øverste ende an mod en krave i den øverste ventildel 93 og med sin nederste ende mod oversiden af den nederste ventildel 94.

\

Til åbning af ventilen tilføres der et trykmedium gennem porten 91 til cylinderen 90. Dette trykmedium strømmer 20 gennem åbningen 92 i fjederbøsningen 88 ' s øverste flange til rummet over hovedstemplet 89. Først presses fjederen 95 sammen, hvorved de to ventildele 93 og 94 kommer i kontakt med hinanden. Ved hovedstemplets fortsatte stempelslag føres den øverste ventildel 93 med af den nederste ventil-25 del 94 mod fjedrene 86's og 87's forspændingskraft.

Etablering af de to skyllestillinger, der svarer til de i fig. 3 og 4 viste stillinger for ventilen 40, frembringes på tilsvarende måde ved henholdsvis at tilføre tryk under hovedstemplet 90 eller at påvirke hjælpestemplet.

30 Ved blot at løsne en fastspændingsring 102 kan hele ventillegemet med den bevægelige del udtages af ventillegemet 103, som vist i fig. 6. Den bevægelige del, der er indeholdt i cylinderen 90, kan frigøres fra ventillegemet ved fjernelse af låsetappen 100 og ved, at møtrikken 99 skrues

Claims

9 DK 165519B af. Derefter kan ventillegemsdelen 94 hurtigt fjernes fra ventildelen 93. Akslen 97 kan på simpel måde frigøres fra den nederste ventillegemsdel 94 ved at fjerne den i fig. 5 viste tap 96. Derefter kan den bevægelige del yderligere 5 demonteres ved at presse et dæksel 105 nedefter, hvorefter en fjederring 104 kan fjernes. Dette dæksel, hjælpestemplet, bøsningen 98, fjedrene og fjederbøsningen frigøres derved. Lukkeventilen 85 kan derfor adskilles manuelt på et øjeblik 10 og med nogle få operationer. Udskiftning af tætningsringe og rensning af aggregatet bliver derfor mulig på simpel og hurtig måde.

1. Lukkeventil (40, 85) med et ventilhus (41), der har to 15 kamre (42, 43), som aksialt står i forbindelse med hinanden via en passage, der begrænses af et ventilsæde (46), og som har ventilporte til tilførsel og afgang af et fluidum; et ventillegeme (47, 93, 94), der er anbragt aksialt bevægeligt i huset og som har tætningsdele (50, 51) der samvirker 20 med ventilsædet (46) til lukning af den tilhørende passage, idet ventillegemet (47) har en øverste del (48) med en tætningsdel (50) og en nederste del (49) med en tætningsdel (51), idet disse dele (48, 49) er bevægelige i forhold til hinanden på en sådan måde, at der er en position med tæt 25 kontakt (fig. 2) og en position, i hvilken der dannes et lækagedetekterings- eller skyllekammer (52) mellem ventillegemsdelene (48, 49) (fig. l), hvorved én af ventillegemsdelene (48 eller 49) i sig har udformet en lækagedetekteringskanal (54), der strækker sig fra lækagedetekterings-30 kammeret (52) til ydersiden af ventilhuset (41); en betjeningsindretning (62, 63, 80, 59) til at bringe ventilen i den åbne og den lukkede stilling, og som indgriber med en ende af ventillegemet (47), hvilket legeme (47) styres forseglet på modsatte sider af ventilhuset (41) gennem DK 165519 B 10 passager i ventilhuset, hvilke passager har samme dimensioner som ventilsædet (46), idet ventilsædet omfatter en cylindrisk overflade (46) med samme dimensioner som passagerne, og idet forseglingen omfatter i det mindste én 5 tætningsring (50, 51) hvor dens radialt ydre perimeter samvirker med det cylindriske ventilsæde (46), og anslagsorganer til afgrænsning af ventilens åbne og lukkede stilling, kendetegnet ved, at tætningsringen (50) er place-10 ret på ventillegemet (47, 93, 94) på en sådan måde, at tætningsringen (50, 51) under ventillegemets lukke- og åbnebevægelser i samvirke med den cylindriske overflade udfører den egentlige lukning og åbning af passagen (68), sådan at ventillegemet (47) i det væsentlige er balanceret 15 med hensyn til de kræfter hidrørende fra fluidtrykket, der påvirker ventillegemet, med henblik på at reducere den kraft, der skal til for at betjene ventilen, idet en lukkerdel (53) er anbragt mellem ventillegemsdelenes (48, 49) aksiale overflader for at forsegle lækagedetekteringskamme-20 ret (52) med hensyn til det indre af ventilhuset, når ventilen er i sin åbne stilling og ventillegemsdelene (48, 49. er i deres position med tæt kontakt (fig. 2); og idet den bevægelige del er i stand til at etablere en første skylleposition (fig. 3), i hvilken der dannes en skyllevej 25 fra det første kammer (42) gennem skyllekammeret (52) til kanalen (54), og en anden skylleposition (fig. 4), i hvilken der dannes en skyllevej fra det andet kammer (43) gennem skyllekammeret (52) til kanalen (54), og anslagsorganer til afgrænsning af de to skyllepositioner. 30

2. Lukkeventil ifølge krav 1, kendetegneget ved, at ventilsædet (46) har en sådan aksial længde, at de to tætningsdele (50, 51) i den relativt åbne stilling kan være i tætnende indgreb med 35 ventilsædet (46). 11 DK 165519B

3. Lukkeventil ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at den bevægelige del er forbundet med ventilhuset ved hjælp af mindst én fastgørelsesring.

4. Lukkeventil ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, at den bevægelige del har et separat drivstempel (47, 67, 64) til hver af ventillegemsdelene (48, 49) til bevægelse af den tilhørende ventillegemsdel ud af indgreb med ventilsædet (46) i lukkeventi-10 lens lukkede stilling.

5. Lukkeventil ifølge krav 4, kendetegnet ved, at det ene af drivstemplerne har et hovedstempel (47, 67) til bevægelse af ventillegemet som et hele, at anslagsorganerne til afgrænsning af ventil-15 legemets lukkede stilling er eftergivende anslagsorganer (69) , og at hovedstemplet er i stand til at blive forskudt mod de eftergivende anslagsorganers forspændingskraft til flytning af den tilhørende ventillegemsdel ud af indgreb med ventilsædet (46).

6. Lukkeventil ifølge et hvilket som helst af kravene 2-5, kendetegnet ved, at de eftergivende anslagsorganer (69) har en krave (71) på den øverste del og en krave (70) på den nederste del, hvilken sidstnævnte krave i den relativ åbne stilling (fig. 1) strækker sig over i alt 25 væsentligt den samme afstand som den førstnævnte krave og er placeret radialt modsat denne, samt fjederpåvirkede trykringe, der indgriber på begge sider af kravernes to aksiale flader.