FI111410B - Palloventtiilin pallontiiviste - Google Patents

Description

111410

Palloventtiilin pallontiiviste - Kulens tätning i kulventil

Keksintö koskee pallontiivistettä palloventtiilissä, joka käsittää: venttiilipesän, sen sisällä käännettävän venttiilipallon sekä väliaineen tulokanavan ja lähtökanavan, ja 5 joka venttiilipesä on suljettu hitseillä; venttiilipallossa väliaineen läpivirtauskana-van; venttiilipesän ja venttiilipallon välissä, tulo- ja/tai lähtökanavan ympärillä venttiilipesän vasteosiin tukeutuvan kaksoispallotiivisteen, joka koostuu taipuisaa materiaalia olevasta ulommasta tai tulo/lähtökanavan puoleisesta ensimmäisestä renkaasta sekä metallisesta, poikkileikkaukseltaan pääasiassa V-muotoisesta ja ensimmäi-10 seen renkaaseen nähden sisemmästä tai vastaavasti venttiilipallon puoleisesta joustavasta toisesta renkaasta.

Palloventtiileissä käytetään kahta rengasmaista pallontiivistettä, jotka tukeutuvat toisaalta venttiilin sulkutoiminnon ja vastaavasti avaustoiminnon aikaansaavan yleensä neljännesympyrän käännettävän venttiilipallon pintaan ja toisaalta venttiilin virtaus-15 kanavien kehällä oleviin venttiilin rungon suhteen kiinteisiin vastekohtiin. Perinteisesti pallontiiviste muodostuu joustavaa materiaalia olevasta yhdestä rengasmaisesta kappaleesta, jonka ulkopuolinen sylinteripinta ja tasomainen pohjapinta tukeutuvat vastekohtaan ja kartiomainen yläpinta venttiilipallon pintaan. Tällainen tiivistera-kenne oli jossain määrin käyttökelpoinen silloin kun venttiilit koottiin kierteillä tai 20 pulteilla, joiden puristussuunta on kohtisuorassa tiivisteen tasoa vastaan. Tällöin tiivisteeseen voidaan saada sopiva puristus niin, että tiiviste ei vuoda, mutta venttiilin sulkemiseksi tai avaamiseksi tarvittavaan kääntöliikkeeseen tarvitaan vain kohtuullinen voima. Tämä kuitenkin vaatii paljon osia ja lisätyövaiheita. Ongelmana on ollut myös venttiilin vuotaminen sen ulkopuolelle. Nykyisin palloventtiilit suljetaan hit-25 seillä venttiilin kokoonpanon jälkeen, jolloin ne eivät missään tilanteessa vuoda venttiilin ulkopuolelle eikä niitä voida enää avata. Hitsaamalla kootussa venttiilissä tämä hitsaus aiheuttaa hitsauskutistuman vuoksi venttiilipalloon liiallisen tiukkuuden tai vieläpä täydellisen liikkumattomuuden. Tällaiset venttiilit ovat käyttökelvottomia. Lisäksi tämän tyyppisissä venttiileissä on ongelmana pallontiivisteen vuota-30 minen sen ja venttiilipesän välistä Tässä tapauksessa on kuitenkin kokoonpanon aikana pallontiivisteiden oltava kosketuksissa sekä venttiilipalloon että venttiilipesän vastekohtiin, koska vain tällä tavoin osat ovat täsmälleen tunnetussa asemassa toistensa suhteen. Jonkin välyksen jättäminen tiivisteiden jommalle kummalle puolelle kokoonpanossa johtaisi muun muassa siihen, että venttiilipesän sulkemisen jälkeen 35 tiiviste melko varmasti olisi väljä ja siten vuotaisi tulokanavasta lähtökanavaan eli tilanne olisi ei-hyväksyttävästi hallitsematon.

2 111410

Patentissa FI-61239 on kuvattu hitsaamalla koottuihin korkealämpötilaventtiileihin tarkoitettu rengasmainen pallontiiviste, joka koostuu metallisella molybdeenillä päällystetystä kuumuutta kestävästä materiaalista, kuten stelliitistä, jota on näissä o-losuhteissa pidettävä täysin jäykkänä materiaalina. Pallontiivisteen jäykkyyden 5 vuoksi ja sopivan puristuksen saamiseksi tiivisteen ja venttiilipallon välille on raken teessa käytetty tiivisteen ja venttiilipesän välissä jousta, jonka voima vaikuttaa kohtisuoraan tiivisteen tasoa vastaan. Julkaisussa ei mainita lainkaan hitsauskutistumaa, mutta mainittu jousi saattaa osittain kompensoida sen vaikutusta. Rakenteessa on kuitenkin tästä huolimatta ongelmana pallontiivisteen takatiiveys eli pallontiivisteen 10 ja venttiilipesän väli, koska takatiiveys saadaan aikaan säteen suunnassa toimivalla erillisellä pehmeällä takatiivisteellä, jota on vaikea saada tiiviiksi vaihtelevissa lämpötiloissa. Lisäksi käytössä takatiivisteeseen kohdistuvat voimat ja jousen sallima liike virtaussuunnassa kuluttavat sitä ja sen seurauksena venttiili vuotaa. Tiivisteen venttiilipalloa vastassa oleva pinta on pyritty muotoilemaan venttiilipallon mukai-15 seksi, eli saamaan tiivisteen ja venttiilipallon välille pintakosketus, mikä on erittäin ongelmallinen ja kallis tapa. Tämä rakenne on myös monimutkainen monine osineen ja sen vuoksi epätaloudellinen.

Patentissa US-4 174 327 on kuvattu pelkästään yhdestä tai kahdesta metallirenkaasta koostuva kaksoispallotiiviste, joista renkaista toinen voi olla pehmeämpää ja jousta-20 vampaa metallia. Patenteissa US-3 460 803 ja US-3 843 091 on kuvattu kaksoistii-visteratkaisut, jotka koostuvat metallirenkaasta ja muovirenkaasta. Nämä kaikki tiivisteet samoin kuin julkaisun FI-61239 tiivistekin on tarkoitettu korkeassa paineessa ja/tai korkeassa lämpötilassa käytettäviin venttiileihin. Ne ovat kaikki joko pulteilla tai kierteillä koottuja eikä niissä siten mainita eikä käsitellä hitsauskutistuman vaiku-25 tuksia. Näissä kaikissa muodostaa metallinen ja jäykempi kaksoistiivisteen osa venttiilipallon tukirenkaan, johon venttiilipallo tukeutuu suuren paineen alla, ja joustavampi kaksoistiivisteen osa muodostaa varsinaisen tiivistyksen aikaansaavan osuuden. Esimerkiksi julkaisussa US-3 460 803 on kuvattu ensinnäkin kaksoispallotiiviste, jossa sisemmän metallisen tukirenkaan molemmat haarat tukeutuvat venttiili-30 pesään ja ulompi joustavampi varsinainen tiiviste täyttää tukirenkaan ja venttiilipesän välin, jossa se tehokkaasti estää tukirenkaan mahdollisesti muuten tekemää joustoa. Toiseksi tässä julkaisussa on kuvattu kaksoispallotiiviste, jossa ulomman metallisen tukirenkaan ainoa haara tukeutuu venttiilipallosta poispäin olevalta sivultaan venttiilipesän kiinteään osaan ja sisempi joustavampi varsinainen tiiviste tukeutuu 35 kaikilta ulkopinnoiltaan venttiilipesään. Jos tällaisia tiivisteratkaisuja pyrittäisiin soveltamaan hitsaamalla koottavassa palloventtiilissä, aiheuttaisi hitsauskutistuma venttiilipallon tukeutumisen suoraan jo tässä vaiheessa näihin jäykkiin venttiilipal- 111410 3 lon vastakkaisilla puolilla oleviin tukirenkaisiin, jolloin venttiilipallo jää tiukasti niiden väliin. Koska tukirenkaita ei ole muotoilta joustaviksi vaan nimenomaan jäykiksi on tuloksena venttiilipallon kääntöön kohtuuttoman suuri käyttömomentti ja pahimmassa tapauksessa venttiilin jumittuminen. Julkaisuiden US-3 460 803 ja US-5 3 843 091 joissain toteutusmuodoissa tiivisteen joustavamman osan on tarkoitus käyttölämpötilassa muuttua täysin plastiseksi ja vieläpä silloin valua kokonaan pois. Tämän tyyppinen tapahtuma saa aikaan tiivisteelle erittäin huonon takatiiveyden.

Julkaisu US-3 520 512 kuvaa palloventtiilin kaksoistiivisteen, joka koostuu massiivisesta ja suuren poikkipinnan omaavasta istukkarenkaasta ja ohutta levymäistä ma-10 teriaalia olevasta tiivisterenkaasta. Tiivisterengas sijaitsee istukkarenkaan sillä puolella, joka osoittaa poispäin venttiilipallosta ja tiivisterengas on esijännitetyssä asennossaan täysin litteä tai kartiomainen tai levymäinen. Istukkarengas taas on mahdollisimman vähän joustava. Istukkarengas tukeutuu ainoastaan ulkokehällään eli vir-tauskanavan säteen suunnassa venttiilipesään ja on edullisesti aksiaalisesti eli kana-15 van suunnassa liikkuva, jota varten sen ja venttiilipesän pinnanvälissä on välystä. Aksiaalisesti istukkarengas tukeutuu tiivisterenkaaseen. Viitejulkaisussa venttiilipe-sä on suljettu ruuveilla, jolloin venttiilipesän sulkuhitsauksen aiheuttamaa kutistu-maa ei ole olemassa. Julkaisussa on tarkoituksena tiivistää ylipaineen puoli tiiviste-renkaalla ja alapaineen puoli istukkarenkaalla. Jos julkaisun mukaisella tiivistera-20 kenteella varustettua venttiiliä yritetään sulkea hitsaamalla, taipuisivat molemmat vastakkaisilla puolilla olevat tiivisterenkaat eivätkä istukkarenkaat, minkä jälkeen venttiilipallo olisi tiukasti ei-joustavien istukkarenkaiden väliin puristuneena, jolloin venttiili olisi käyttökelvoton.

25 Julkaisu US-3 462 120 kuvaa palloventtiilin kaksoistiivisteen, joka koostuu kahdesta poikkileikkaukseltaan massiivisesta istukkarenkaasta, jotka molemmat ovat periksi-antavaa materiaalia ja erityisesti sisemmän renkaan materiaalilla on suurempi kimmomoduuli kuin ulomman renkaan materiaalilla. Molemmat istukkarenkaat ovat edullisesti muovia. Ulompi istukkarengas on kauempana venttiilipallosta kuin si-30 sempi istukkarengas ja sisältää uran sen taipumisen mahdollistamiseksi, jolloin tämä ulompi rengas muuttaa muotoaan ensimmäisenä. Tässäkin julkaisussa ulompi rengas on siis joustavampi ja taipuisampi sekä materiaalin että muotoilun vuoksi ja sisempi rengas jäykempi, joka ottaa pääasiassa vastaan painekuorman. Tässäkin venttiilipesä on suljettu pulteilla, jolloin sen sulkuhitsauksen aiheuttamaa kutistumaa ei ole ole-35 massa. Julkaisussa on tarkoituksena saada aikaan ns. kelluva venttiilipallo. Jos julkaisun mukaisella tiivisterakenteella varustettua venttiiliä yritetään sulkea hitsaamalla, taipuisivat molemmat vastakkaisilla puolilla olevat ulommat istukkarenkaat, min- 4 111410 kä jälkeen venttiilipallo olisi tiukasti ei-joustavien ulompien istukkarenkaiden välissä, jollainen venttiili olisi käyttökelvoton.

Keksinnön tavoitteena on siten saada aikaan hitsaamalla koottaviin palloventtiileihin soveltuva pallontiiviste, joka mahdollistaa venttiilin kokoonpanon ennen hitsausta 5 hallitusti, eli osien kontaktit toisiinsa, ja samalla muodostaisi kokoonpanohitsauksen jälkeen venttiilipallolle tiivisteen, jolla ei olisi taipumusta johtaa venttiilipallon liialliseen tiukkuuteen. Tämä viimeksi mainittu tarkoittaa sitä, että venttiilipallon kääntämisen tulisi olla aina mahdollista ja lisäksi käyttömomentin tulisi olla suuruudeltaan sopivan. Keksinnön toisena tavoitteena on tällainen pallontiiviste, jonka tiivis-10 tyskyky venttiilipalloon nähden olisi hyvä ja säilyisi hyvänä myös käytön aikana. Keksinnön kolmantena tavoitteena on tällainen pallontiiviste, jonka tiivistyskyky venttiilipesään nähden, eli takatiiveys, olisi hyvä ja säilyisi hyvänä myös käytön aikana.

Edellä kuvatut haittapuolet saadaan eliminoitua ja edellä määritellyt tavoitteet toteu-15 tettua keksinnön mukaisella kaksoispallotiivisteellä, jolla on tunnusomaista se, mitä on määritelty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön etuna on ensinnäkin se, että venttiilin osien kokoonpano on selkeää ja täsmällistä ja venttiilipesän hitsaamalla sulkemisen jälkeen venttiilin pallontiiviste mahdollistaa edelleen venttiilin sulkemisen ja avaamisen, eli venttiilipallon kääntä-20 misen, kohtuullisella voimalla ja samalla pallontiiviste tiivistää tehokkaasti sekä tii-visterenkaan ja venttiilipallon välin että tiivisterenkaan ja venttiilipesän välin, keksinnön toisena etuna on se, että edellisessä lauseessa mainitut edut saavutetaan erittäin varmasti ja luotettavasti ja että pallontiiviste säilyttää hyvät ominaisuutensa erittäin pitkään käytön aikana. Tämä tarkoittaa mm. sitä, että valmistuksesta tulee erit-25 täin vähän, jos lainkaan sulku/avausvoiman ja tiiveyden kannalta virheellisiä tuotteita ja että venttiilin käyttöikä on pitkä. Keksinnön kolmantena etuna on, että keksinnön rakenne soveltuu aikaisempiin jo valmistuksessa oleviin tiivisteistukoihin, jolloin rakenne pysyy yksinkertaisena ja samoilla osilla voidaan valmistaa erilaisia lopputuotteita. Lisäetuna on se, että kokoonpano on nopeaa ja helppoa, kun tiivis-30 teen osat voidaan asentaa "pakettina" paikoilleen. Edelleen keksinnön mukaisen kaksoistiivisteen tekeminen on huomattavasti edullisempaa kuin tunnettujen massiivisten koneistettujen tiivisteosien.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti oheisiin piirustuksiin viittaamalla.

111410 5

Kuvio 1 esittää hitsaamalla koottua palloventtiiliä yleisesti ja sivulta päin nähtynä, osittain ulkoa päin ja osittain leikkauksena pitkin tasoa, joka kulkee venttiilipallon ja virtauskanavien sekä venttiilikaran keskilinjojen kautta.

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen pallontiivisteen ensimmäistä edullista toteutus-5 muotoa yksityiskohtaisesti, samassa kuvannossa ja suuremmassa mittakaavassa kuin kuvion 1 kohdassa I. Venttiilipallon asema on esitetty venttiilin kokoonpanon jälkeen venttiilin auki-asennossa ennen kokoonpanohitsausta ehjällä viivalla ja ko-koonpanohitsauksen jälkeinen venttiilipallon asema sen sulkuasennossa on merkitty katkoviivalla.

10 Kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen pallontiivisteen toista toteutusmuotoa yksityiskohtaisesti venttiilipallo kiinni-asennossa kokoonpanohitsauksen jälkeisessä asemassa, samassa kuvannossa kuin kuviossa 2.

Kuvio 4 esittää keksinnön mukaisen pallontiivisteen kolmatta toteutusmuotoa yksityiskohtaisesti venttiilipallo auki-asennossa kokoonpanohitsausta edeltävässä ase-15 massa ehjällä viivalla merkittynä ja kokoonpanohitsauksen jälkeinen venttiilipallon asema sen sulkuasennossa on merkitty katkoviivalla, samassa kuvannossa kuin kuviossa 2.

Kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen pallontiivisteen neljättä toteutusmuotoa yksityiskohtaisesti venttiilipallo aukiasennossa kokoonpanohitsausta edeltävässä ase-20 massa ehjällä viivalla merkittynä ja kokoonpanohitsauksen jälkeinen venttiilipallon asema sen sulkuasennossa on merkitty katkoviivalla, samassa kuvannossa kuin kuviossa 2.

Kuvio 6 esittää kaaviomaisesti keksinnön mukaisen pallontiivisteen osien mitoitusta suhteessa venttiilipalloon, periaatteessa samassa kuvannossa kuin kuvioissa 2-5.

25 Kuvio 7 esittää keksinnön mukaisen pallontiivisteen viidettä toteutusmuotoa yksityiskohtaisesti venttiilipallo aukiasennossa kokoonpanohitsausta edeltävässä asemassa ehjällä viivalla merkittynä ja kokoonpanohitsauksen jälkeinen venttiilipallon asema sen sulkuasennossa on merkitty katkoviivalla, samassa kuvannossa kuin kuviossa 2.

30 Palloventtiileissä, jollaista kuvio 1 esittää, on venttiilipesässä sisällä normaalisti noin 90° käännettävissä R oleva venttiilipallo 2, jolla saadaan aikaan venttiilin kiin-ni-asento ja auki-asento. Venttiilipallon tiiveyden saamiseksi kiinni-asennossa käytetään kahta rengasmaista pallontiivistettä 1, jotka tukeutuvat toisaalta venttiilipallon 6 111410 2 pintaan ja toisaalta venttiilin tulovirtaus-ja lähtövirtauskanavien 4b kehällä oleviin venttiilin rungon eli venttiilipesän 5 suhteen kiinteisiin vasteosiin 3. Venttiilipallos-sa 2 on läpivirtauskanava 4a, joka on venttiilin auki-asennossa linjassa tulovirtaus-kanavan ja lähtövirtauskanavan 4b kanssa, sallien väliaineen virtauksen F pallovent-5 tiilin kautta. Kun venttiilipallon läpivirtauskanava 4a on poikittain tulovirtauskana-vaan ja lähtövirtauskanavaan 4b nähden on venttiili kiinni-asennossa estäen väliaineen virtauksen F. Venttiilin kokoonpanossa, kun jätetään venttiilipallon kääntöliik-keen R aikaansaavan venttiilikaran asennus huomiotta, sijoitetaan pallontiivisteet 1 putkiyhteissä 20a ja 20b oleviin vasteosiinsa 3, minkä jälkeen putkiyhteet työnne-10 tään venttiilin vaipan 25 vastakkaisissa päädyissä olevien reikien läpi pallontiivisteet ja vasteosat edellä niin pitkälle, että molemmat pallontiivisteet 1, joista toinen lähtö-virtauskanavassa 4a ja toinen tulovirtauskanavassa 4a, tukeutuvat venttiilipallon 2 ulkopintaan 21 sen vastakkaisilta puolilta ja tietenkin vasteosiinsa. Sitten putkiyh-teen 20a, 20b lukitaan paikalleen pallontiivisteiden 1 pysyessä venttiilipallon ulko-15 pintaa vasten, minkä jälkeen venttiilin vaippa 25 ja putkiyhteet yhdistetään hitsaamalla, eli tekemällä kehämäiset hitsit 6, jotka sulkevat venttiilin rungon 5. Koska tämän jälkeen venttiiliä koossa pitävät osat, eli vaippa 25, putkiyhteet 20a, 20b ja vasteosat 3 muodostavat kiinteän kokonaisuuden, kutsutaan tätä kokonaisuutta tässä yleisesti venttiilipesäksi 5. Kuten on ymmärrettävää aiheuttaa hitsien 6 hitsauskutis-20 tuma sen, että venttiilipallon vastakkaisilla puolilla olevat vasteosien 3 välimatka H pienenee eli vasteosat ja tiivisteet siirtyvät lähemmäksi toisiaan.

Keksinnön mukainen pallontiiviste koostuu taipuisaa, joustavaa tai kimmoisaa materiaalia olevasta ensimmäisestä renkaasta, eli tukirenkaasta 7, 37, sekä esimerkiksi metallia olevasta kimmoisasta ja poikkileikkaukseltaan pääasiassa V-muotoisesta 25 toisesta renkaasta, eli tiivisterenkaasta 8, 38, joka sijaitsee ainakin osittain tukirenkaan 7 sisäpuolella, kuten kuvioissa 2-5, tai tukirenkaasta 37 venttiilipallon suuntaan, kuten kuviossa 7. Pallontiiviste 1 koostuu siis kahdesta osasta ja on siten kak-soistiiviste. Tämän keksinnön mukaisen kaksoistiivisteen yleisesti V-muotoisen tii-visterenkaan 8, 38 venttiilipallon puoleinen ensimmäinen haara 9a on virtaussuun-30 nassa F taipumalla liikkuva ja erityisesti esteettä tai vapaasti liikkuva, mikä tarkoittaa sitä, ettei sen taipumista venttiilipallosta 2 tulevaa puristavaa voimaa - joka vaikuttaa virtaussuunnassa F ja samalla keskilinjan 17 suunnassa - vastaan rajoiteta muulla, kuin tiivisterankaan omalla joustavuudella tai jäykkyydellä. Tätä varten tii-visterenkaalla 8, 38 on mainittu V-muoto, jossa on ensimmäisen haaran 9a ja toinen 35 haara 9b, jotka molemmat osoittavat eräissä toteutusmuodoissa poispäin tai ulospäin tulovirtauskanavan/lähtövirtauskanavan 4b keskilinjasta 17, joka venttiilin auki-asennossa normaalisti on yhtenevä pallossa olevan läpivirtauskanavan 4a keskilinjan 111410 7 kanssa ja eräissä toisissa toteutusmuodoissa poispäin venttiilipallon 2 kääntöakseli-linjasta 50. Tämä mainittu keskilinja 17 kulkee venttiilipallon 2 keskipisteen kautta ja molemmat kaksoistiivisteen renkaat, eli tukirengas 7, 37 ja tiivisterengas 8, 38 ovat symmetrisiä tämän keskilinjan 17 suhteen. Ensimmäisen haaran 9a liikkuvuu-5 den vuoksi ainakin jokin osuus tukirenkaan 7 sisäpuolisesta kehäpinnasta 16, eli haaran 9a ulkoreunan kohdan alue, on sylinterimäinen, kuten kuvioissa 2-5, tai vaihtoehtoisesti ainakin jokin osuus tukirenkaan 37 venttiilipallon suuntaan osoittavasta päätypinnasta 40 on välimatkan päässä ensimmäisen haaran ulkoreunasta. Viimeksi mainittu piirre voidaan myös saada aikaan tukirenkaan päätypinnassa olevalla ren-10 gasuralla 41, kuten kuviossa 7.

Mainitussa tukirenkaassa 7, 37 on pohjaosa 12, jossa on ulkopuolinen kehäpinta 13a ja mainittua keskilinjaa vastaan poikittainen pohjapuita 13b. Tukirengas on mitoitettu siten, että sen tämä ulkopuolinen kehäpinta 13a tukeutuu venttiilipesän 5 vasteo-san 3 ensimmäiseen vastinpintaan 18a ja pohjapinta 13b tukeutuu vasteosan toiseen 15 vastinpintaan 18b. Tämä pohjapinta 13b ja sen vastinpinta 18b voivat olla keskilinjaa 17 vastaan kohtisuoria tasoja tai vaihtoehtoisesti pallopintoja tai kartiopintoja, joilla keskilinja 17 on symmetria-akselina, tai näiden yhdistelmiä. Tukirenkaan ulkopuolinen kehäpinta 13a ja sen vastinpinta 18a ovat tyypillisesti ainakin osittain sylinteripintoja tai vastaavia. Tällöin tukirengas 7, 37 sopii hyvin vasteosan 3 vastin-20 pintojen 18a, 18b sisälle ja pysyy siinä paikallaan venttiilin kokoonpanon aikana ennen mainittuja koonpanohitsauksia. Lisäksi tukirenkaassa 7, 37 on sen osana venttiilipallon suuntaan osoittava rengasuloke 14, jonka sisemmässä venttiilipallon puoleisessa reunassa on kehämäinen otsasärmä 23. Otsasärmä 23 siis muodostuu joko rengasulokkeen 14 päätypinnan 26 ja venttiilipallosta 2 poispäin tulo/lähtövirtauska-25 navaa 4b kohti suppenevan sisäpinnan 28 välisestä kehäsärmästä tai vaihtoehtoisesti rengasulokkeen 14 sisäpuolisen kehäpinnan 16 ja venttiilipallosta 2 poispäin tulo/-lähtö-virtauskanavaa 4b kohti suppenevan sisäpinnan 42 välisestä kehäsärmästä. Sisäpinta 28, 42 suppenee kohti sisäpuolista kehäpintaa 16 siten muotoiltuna, että painettaessa tukirengasta 7, 37 venttiilipalloa vasten sisäpinta 28, 42 ei kosketa pallon 30 ulkopintaa 21, vaan ainoastaan tämä otsasärmä 23 tulee kontaktiin venttiilipallon ulkopinnan 21 kanssa. Tukirenkaalla 7, 37 sellainen paksuus keskilinjaa 17 vastaan kohtisuorassa suunnassa ja sellainen pituus keskilinjan 17 suunnassa, että otsasärmä 23 sijaitsee joko vasteosan pohjapinnasta 18b pituuden LI päässä ja vasteosan sivupinnasta 18a paksuuden SI päässä tai vasteosan jatkeen pohjapinnasta 18c pituuden 35 L5 päässä ja vasteosan sivupinnasta 18a paksuuden S4 päässä. Rengasulokkeen 14 pituus L2 ja D3 mitattuna otsasärmästä 23 tiivisterenkaan ensimmäisen haaran 9a ja tukirenkaan sisäpuolisen kehäpinnan 16 todelliseen tai virtuaaliseen kosketuskoh- 8 111410 taan 33 on välyksen P verran suurempi kuin venttiilipallon 2 ulkopinnan muodostaman kalottivyöhykkeen se korkeus ΔΗ, jota pallon pinnalla rajaamat ne samankes-keiset ympyrät, joiden halkaisijat D4, D5 ovat yhtä suuret kuin otsasärmän 23 halkaisija D6 ja tiivisterenkaan ensimmäisen haaran 9a ja tukirenkaan sisäpuolisen ke-5 häpinnan 16 kosketuskohdan 33 halkaisija D7, eli D4 = D6, D5 = D7 ja L2 = ΔΗ + P. Kuvion 7 tilanne on siten aivan analoginen kuvion 6 kanssa. Näin ollen tukirenkaan kokonaispituus LI ja paksuus SI, S4 on mitoitettu siten suhteessa tiivisterenkaan 8, 38 pituuteen ja sijoitukseen keskilinjan suunnassa, että rengasulokkeen ja venttiilipallon ollessa kosketuksessa toisiinsa jää venttiilipallon ulkopinnan 21 ja 10 paikallaan olevan V-muotoisen tiivisterenkaan 8, 38 ensimmäisen haaran 9a väliin tämä ennalta määrätty välys P. Ennalta määrätyn välyksen P suuruus on enintään venttiilipesän sulkevan hitsin 6 aiheuttama kutistuma mainitun keskilinjan 17 suunnassa.

Edelleen joko tukirenkaassa 7, 37 ja/tai sitä ympäröivässä vasteosassa 3 on tukiren-15 kaan 7, 37 koko kehämitalle ulottuva rengassyvennys 15, eli rengassyvennys voi sijaita tukirenkaassa tai vasteosassa tai osittain molemmissa. Rengassyvennys 15 ulottuu toisessa vaihtoehdossa ulkopuolisen kehäpinnan (13a) alueella, jolloin se alkaa venttiilipallon puoleisesta päätypinnasta (26), kuten kuvioissa 2-5. Toisessa vaihtoehdossa rengassyvennys 15 ulottuu pohjapinnan (13b) alueella, jolloin se alkaa tulo-20 ja/tai lähtökanavan (4b) puoleisesta sisäpuolisesta kehäpinnasta (16), kuten kuviossa 7. Rengassyvennyksen syvyys S2 kohtisuorassa suunnassa keskilinjaa 17 vastaan tai vaihtoehtoisesti pituus L4 keskilinjan 17 suunnassa on vähintään yhtä suuri kuin keskilinjan suunnassa mainitun välyksen P mitan siirtyneen venttiilipallon 2 aiheuttama tukirenkaan rengasulokkeen muodonmuutos W, joka on pääasiassa taipumaa, 25 keskilinjaan nähden poikittaisessa suunnassa. Mainitun rengassyvennyksen 15 pituus L3 keskilinjan suunnassa taas on vähintään yhtä suuri kuin rengasulokkeen pituus L2 tai vaihtoehtoisesti rengassyvennyksen syvyys S3 keskilinjaa 17 vastaan kohtisuorassa suunnassa on vähintään yhtä suuri kuin rengasulokkeen syvyys S5. Tukirenkaan rengasulokkeen 14 pituus L2 tai syvyys S5 [= pituus keskilinjaa vas-30 taan poikittaisessa suunnassa] on yleensä 20-60 %, edullisesti 30-50 % tukirenkaan 7, 37 kokonaispituudesta LI, jotta tukirenkaalla on sekä riittävä pitkä rengasuloke 14 em. muodonmuutosta W varten että riittävä pituinen pohjaosa 12 tukirenkaan pitämiseksi paikallaan aikaisemmin mainittuja pintoja 18a ja 18b vasten. Rengassyvennyksen 15 pituus L3 tai syvyys S3 taas on vähintään yhtä suuri kuin rengasulok-35 keen pituus L2 tai vastaavasti syvyys S5, mutta yleensä hieman pitempi, kuten 25-65 %, edullisesti 35-55 % tukirenkaan 7, 37 kokonaispituudesta LI tai kokonaispaksuudesta S4, jotta muodonmuutos W tapahtuisi ongelmitta. Rengassyvennyksen 15 111410 9 syvyys S2 tai pituus L4 on tyypillisesti 0,4-2 %, edullisesti 0,6-1,2 % tiivisterenkaan sisäläpimitasta Dl, mutta voi poiketa tästä mikäli ennalta määrätty välys P poikkeaa siitä, mitä tällä hetkellä pidetään edullisena. Tämän hetkisen käsityksen mukaan itse välyksen P taas tulee olla suuruusluokkaa 0,1-2,5 % ja edullisesti 0,2-1,5 % tiiviste-5 renkaan 8, 38 sisäläpimitasta Dl.

Tukirenkaan 7 pohjapinta 13b, kuten kuviossa 4, tai pohjapinnan ja sisäpuolisen ke-häpinnan 16 välisen kehäsärmän 35 alue, kuten kuvioissa 3 ja 5, on kootussa ja kiinni hitsatussa venttiilissä puristuneena tiivisterenkaan toisen haaran 9b sisäpintaa vasten, tai vaihtoehtoisesti tiivisterenkaan 8 toisen haaran 9b ulkoreuna on kootussa 10 ja kiinni hitsatussa venttiilissä puristuneena tukirenkaan loveuksen 34 sisäpintaa vasten, kuten kuviossa 2, tai tukirenkaan muuta sen pohjapinnan 13b läheisyydessä olevaa aluetta vasten. Tämä rakenne estää vuodon tiivisterenkaan 8 ja tukirenkaan 7 välistä tiivisterenkaan haarojen 9a ja 9b välin 10 kautta, tilanteessa, jossa tukirengas 7 on joustanut jostain syystä liikaa. Tukirenkaan 7 sisähalkaisija D8 sen pohjapin-15 nan kohdalla on edellä mainittua vaikutusta varten enintään yhtä suuri kuin tiiviste-renkaan 8 toisen haaran 9b ulkohalkaisija D9. Muutoin esimerkinomaisesti tukirenkaan 7, 37 kokonaispaksuus halkaisijan suunnassa voi olla 4-30 %, edullisesti 8-6 % tiivisterenkaan 8 tai tukirenkaan 7 sisäläpimitasta Dl ja tukirenkaan 7, 37 kokonaispituus LI voi olla 10-40 %, edullisesti 14-20 % tiivisterenkaan/tukirenkaan sisälä-20 pimitasta D1. Näitä arvoja ei kuitenkaan ole pidettävä keksintöä rajoittavina.

Edellä kuvattu kaksoistiivisteen ulkorengas tai tukirengas 7, 37 koostuu venttiilin käyttölämpötilassa lujuusominaisuutensa ainakin pääosin säilyttävästä joustavasta tai kimmoisasta materiaalista, mikä tarkoittaa sitä, että tukirenkaan materiaali myötää kuormituksen alaisena ainakin pääasiassa kimmoisasti. Edullisinta olisi, jos tuki-25 renkaan 7, 37 materiaalilla säilyvät käyttölämpötilassa sellaiset lujuusominaisuudet, että se myötäisi mahdollisimman suuressa määrin kimmoisalla alueella. Koska kuitenkin kaikilla materiaaleilla jokin osa myötämisestä on plastista, on tukirenkaalta vaadittava, että edullisesti ainakin puolet myödöstä on kimmoista ja enintään puolet plastista, eli tukirengas 7, 37 kuormittavan voiman poistuessa palautuu ainakin puo-30 leen alkuperäisestä mitastaan. Tukirenkaan 7, 37 materiaalin tulisi tämän hetkisen käsityksen mukaan olla taipuisampaa tai joustavampaa kuin tiivisterenkaan 8, 38 materiaalin vastaavat ominaisuudet, ja/tai mahdollisesti voidaan myös sanoa, että tukirengas on pehmeämpää materiaalia kuin tiivisterengas. Tukirengas koostuu esimerkiksi täyteaineettomasta tai täyteaineellisesta polymeerimateriaalista eli muovis-35 ta ja edullisesti polytetrafluorieteenistä (PTFE). Näiden kohdalla edellä mainittu kimmoisuusvaatimus yleensä tarkoittaa sitä, että käyttölämpötilan tulee olla käyte- 10 111410 tyn polymeerin kiteytymislämpötilan tai pehmenemislämpötilan alapuolella, joskin mahdollinen täyteaine saattaa vaikuttaa sallittuun käyttölämpötilaan. On mahdollista käyttää tukirenkaassa myös muita materiaaleja, kuten grafiittia, hiilikuituja, fullerii-neja tai metalleja sekä erilaisia komposiitteja. On selvää, että käyttöolosuhteet vai-5 kutiavat materiaalivalintaan ja että materiaalien kehitys tulevaisuudessa voi tuoda uusia käyttökelpoisia materiaaleja. Jäljempänä muutoin tarkemmin käsiteltävän V-muotoisen tiivisterenkaan 8, 38 materiaalin taas tulee olla tukirenkaaseen verrattuna suhteellisen jäykkää, mutta kuitenkin antaa käytetyllä mitoituksella tiivisterenkaalle 8, 38 jonkin verran taipumaa, jonka tulee olla mahdollisimman suuressa määrin 10 kimmoisaa, jolloin materiaali usein omaa varsin korkean kimmomoduulin. Kyseeseen tulevat eri metallit ja metalliseokset, mutta muitakaan materiaaleja ei ole suljettu pois. Useimmiten ruostumaton teräs tai mahdollisesti ns. haponkestävä teräs ovat sopivaa rakennemateriaalia.

Edullisesti tiivisterenkaan ensimmäisen haaran 9a ulkoreuna tai ulkoreunan kehä-15 mäinen jatke on mitoitettu hyvin pienellä toleranssilla sopimaan tukirenkaan sisäpuolisen kehäpinnan 16 sisälle tiivistettä koottaessa, jolloin se kokoonpanohitsauk-sen jälkeen voi tukeutua tähän kehäpintaan 16, mutta kuitenkin niin kevyesti, että se pääsee liikkumaan tukirenkaan tätä kehäpintaa pitkin, kuten tilanne on kuvioiden 2-5 toteutusmuodoissa. Kuvioiden 2-5 toteutusmuodoissa on ensimmäisen haaran 9a 20 ulkoreuna muotoiltu pääpiirteittäin ulospäin suunnatuksi sylinteripinnaksi, joka liikkuu tai liukuu helposti ja pienellä vastuksella tai kitkalla pitkin tukirenkaan 7, 37 sisäpuolista ainakin tällä kohdalla sylinterimäistä sisäpuolista kehäpintaa 16 tai pääosin tämän kehäpinnan suunnassa. Tämä liikkuminen aiheutuu siitä, että tiivisterenkaan ensimmäinen haara 9a liikkuu taipuessaan ainakin virtauksen F eli keskilinjan 25 17 suunnassa. On selvää, että ulkoreuna voidaan muotoilla myös pyöristetyksi tai siinä voi olla kuvioissa ei-esitetty kehämäinen jatke, joka ei kuitenkaan saa tulla kosketuksiin venttiilipallon 2 ulkopinnan 21 kanssa ennen venttiilin kokoonpanohit-sausta eikä sen jälkeenkään. Kuvion 7 toteutusmuodossa tiivisterenkaan 38 ensimmäisen haaran 9a muotoilulla ei ole merkitystä, mutta sen on syytä olla pienen vä-30 lyksen päässä tukirenkaan 37 venttiilipallon 2 puoleisesta sivupinnasta 40 silloin, kun tämä sivupinta on kuvioissa ei-esitetyllä tavalla suora, tai rengasuran 41 muusta tukirenkaasta 37 erottama, jotta tiivisterenkaan ensimmäinen haara 9a ei missään tapauksessa tukeudu tukirenkaaseen. Edellä käsitellyt seikat ovat eri asia kuin se, että mainitun ensimmäisen haaran 9a ja venttiilipallon ulkopinnan viivamainen, ts. ym-35 pyrämäinen, kosketuskohta C voi olla kuinka lähellä ensimmäisen haaran 9a ulkoreunaa tahansa. Tämä kosketuskohta C tiivisterenkaan ensimmäisessä haaran 9a ulkopinnalla on kuitenkin eri kohta kuin ensimmäisen haaran se pinnan kohta, joka 111410 π liikkuu tukirenkaan sisäpuolista kehäpintaa 16 vastapäätä ja mahdollisesti kosketuksissa sen kanssa, vaikkakin nämä mainitut pinnan kohdat voivat olla vierekkäisiä pinta-alueita.

Tiivisterenkaan ensimmäisen haaran 9a leveyden vähintään jokin ensimmäinen 5 osuus 19a on sellaisessa kulmassa K1 keskilinjan 17 suhteen, että ensimmäisen haaran 9a ulkopinta sivuaa venttiilipallon 2 ulkopintaa 21 muodostaen niiden keskinäisen kehäsuuntaisen viivakosketuksen C. Tämä viivakosketus C muodostaa ensisijaisen tiivistävän kohdan venttiilipallon 2 ja kaksoistiivisteen, eli pallontiivisteen 1, välillä. Tiivisterenkaan 8, 38 mainittu toinen haara 9b on sellaisessa kulmassa K2 kes-10 kilinjan 17 suhteen, että haaran 9b ulkopinnan jokin toinen osuus 19b tukeutuu mainitun vasteosan 3 venttiilipallon suuntaan osoittavaan pintaan 11, joka kulma voi siis olla esimerkiksi 60°-120°, mikä tarkoittaa keskilinjaan 17 nähden poikittaista vastapintaa 11, tai vaihtoehtoisesti -30° - +30°, mikä tarkoittaa pääpiirteittäin keskilinjan suuntaista vastapintaa 11, kuten kuviossa 7. Lisäksi minkä tahansa tiivisteren-15 kaan 8 tai 38 toisen haaran 9b ulkoreuna voi olla järjestetty sijoittumaan vasteosassa 3 sen vastinpinnan 13b alueella olevaan rengasuurteeseen 24, kuten kuvioissa 3, 4 ja 5. V-muotoisen tiivisterenkaan 8, 38 toisen haaran 9b toisen osuuden 19b ja sen vastapinnan 11, jonka muoto vastaa toisen osuuden muotoa, sekä vasteosan ren-gasuurteen 24 tarkoituksena on lukita tiivisterengas liikkumattomaksi vasteosaan 3 20 ja tarkasti paikallaan pysyväksi.

Tulokanavan/lähtökanavan 4b reuna-alueella vasteosan 3 edellä mainittu vastapinta 11 voi olla esimerkiksi koiraspuoleinen katkaistu vastakartiopinta 30, jonka kärki osoittaa venttiilipallon 2 suuntaan. Tiivisterenkaan toisen haaran toisen osuuden 19b ulkopinta on muotoiltu vastaavasti, kuten on näytetty kuviossa 2. Vaihtoehtoisesti 25 mainittu vastapinta 11 voi olla vastatoroidipinta 31a tai 31b, jonka keskitaso 27 sijaitsee mainitusta vastapinnasta 11 joko venttiilipallon puolella, kuten kuviossa 4, tai tulokanavan/lähtö-kanavan 4b puolella, kuten kuviossa 3. Tiivisterenkaan toisen osuuden 19b ulkopinta on tietenkin muotoiltu vastaavasti. Edelleen vaihtoehtoisesti mainittu vastapinta 11 voi olla vastapallopinta 32, jonka keskipiste 29 sijaitsee tästä 30 vastapinnasta 11 kyseisen tulokanavan/lähtökanavan 4b puolella, kuten on kuvattu kuviossa 5, jolloin taaskin tiivisterenkaan toinen osuus 19b on sen kanssa yhteneväksi muotoiltu. Vielä vaihtoehtoisesti mainittu vastapinta 11 voi olla sylinterimäi-nen pinta 36 ja tiivisterenkaan toisen osuuden 19b ulkopinta muotoiltu vastaavasti. Tiivisterenkaan toisen haaran 9b ulkopinta voi siis olla poikkileikkauksessa ainakin 35 osittain joko suora tai kupera tai kovera kontaktia varten vasteosan 3 pintaosuuteen 11. Kuvioissa on ensimmäinen haara 9a ja erityisesti sen ensimmäinen osuus 19a 12 111410 poikkileikkauksessa pääasiassa suora ja siten osa suoran kartion pinnasta, eli katkaistun kartion muotoinen. Kuitenkin keksinnön puitteissa voidaan ensimmäinen haara 9a ja erityisesti sen ensimmäinen osuus 19a muotoilla poikkileikkauksessa koveraksi, ts. pallokalotin osaksi eli katkaistuksi pallokalotiksi, jolloin on huomioitava, 5 että tämän virtuaalisen pallon säteen tulee olla oleellisesti suuremman kuin venttiili-pallon säde, tai kuperaksi eli toroidin pinnan osaksi, mikä on analogista kuviossa 4 esitetyn pinnan 31a kanssa. Tiivisterenkaan ensimmäisen haaran 9a ulkopinta voi siis poikkileikkauksessa olla ainakin osittain joko suora tai kupera tai kovera viiva-kontaktia C varten venttiilipallon 2 ulkopintaa 21 vasten.

10 Mainitun V-muotoisen tiivisterenkaan 8, 38 ensimmäisen haaran 9a ja toisen haaran 9b välinen kulma K3 on keskimäärin vähintään 20°, mutta enintään 120°, edullisesti vähintään 45° tai enintään 90°. Keskimääräisellä tarkoitetaan tässä mahdollisesti kaarevan haaran 9a ja/tai 9b keskimääräisen suunnan muodostamaa kulmaa suhteessa toiseen vastaavasti määritettyyn suuntaan. Usein haarojen 9a, 9b keskimääräiset 15 suunnat ovat likimain samat kuin haarojen ensimmäisen ja toisen osuuden 19a, 19b suunnat. Tähän kulmaan kuitenkin myös vaikuttaa se, kuinka etäällä keskilinjasta 17 tiivisterenkaan ja venttiilipallon välinen tiivistävä kehämäinen viivakosketus C kulloinkin on. Haarojen välisellä kulmalla K3 ja edellä käsiteltyjen haarojen ja keskilinjan 17 välisillä kulmilla K1 ja K2 on vuorovaikutusta. V-muotoisen 20 tiivisterenkaan 8, 38 haaroja 9a ja 9b yhdistävä kärkiosuus 22 on poikkileikkauksessa kaareva ja muodostaa kaksoistiivisteen pienimmän sisäläpimitan Dl, joka on oleellisesti yhtä suuri kuin tulokanavan/lähtökanavan 4b ja/tai läpivirtauskanavan 4a läpimitta D2, D3 tai ainakin lähellä näitä läpimittoja D2, D3. Haarojen 9a ja 9b väli 10 on pääasiassa vapaata tilaa, ts. sitä ei ainakaan 25 oleellisilta osin ole täytetty kiinteällä aineella. Tämä siksi, että ensimmäinen haara 9a pääsee keksinnön mukaan taipumaan, mitä tapahtuu ainakin tiivisterenkaan ensimmäisen haaran ja haarojen välisen kärkiosuuden 22 mitalla ja mahdollisesti toisenkin haaran 9b pituuden jollakin osuudella. Ainakin ensimmäisen haara 9a ja kärkiosuus 22 ovat etäisyyden päässä tukirenkaasta keksinnön mukaisen 30 tiivisterenkaan taipumisen mahdollistamiseksi. Tiivisterenkaan 8, 38 materiaali-paksuus voi olla 1-6 %, edullisesti 2-3 % tiivisterenkaan/tuki-renkaan sisäläpimitasta Dl, mutta tähän paksuuteen vaikuttaa oleellisesti käytetty materiaali ja sen kimmomoduuli samoin kuin se paine, missä venttiiliä on tarkoitus käyttää. Tiivisterengas 8, 38 on siis venttiilissä esiintyvien keskilinjan suuntaisten voimien 35 vaikutuksesta kimmoisasti joustava. Tiivisterenkaan 8, 38 haarojen 9a, 9b ja niitä yhdistävän kärkiosuuden 22 mitalla yhtenäisen materiaalin paksuus voi olla oleellisesti sama, kuten kuvioissa, mutta se voi myös olla erilainen tiivisterenkaan eri kohdissa.

111410 13

Kun keksinnön mukaisella kaksoistiivisteillä varustettu venttiili kootaan, tukeutuu ensimmäisessä vaiheessa venttiilipallo 2 tukirenkaan 7, 37 rengasulokkeeseen 14, kuten kuvioissa 2 ja 4-6 on ehjällä viivalla merkitty. Tällöin voidaan venttiilin nämä kootut osat pitää paikallaan puristamalla putkiyhteitä 20a ja 20b toisiaan kohti, jol-5 loin osien sijainti ja asettuminen paikalleen on täsmällistä. Tämän jälkeen suljetaan venttiilipesä 5 sulkuhitseillä 6, mikä aiheuttaa hitsauskutistumaa pienentäen vastakkaisten tiivisteiden ja niiden vasteosien 3 välimatkan H pienenemisen. Venttiilin kiinnihitsauksen jälkeen on kumpikin vasteosa 3 siirtynyt hitsauskutistuman verran toisiaan kohti eli venttiilipallon suuntaan ja samalla on tukirenkaan 7, 37 rengasulo-10 ke 14 antanut hitsauskutistuman aiheuttaman voiman vuoksi periksi muodonmuutoksena W säteen suunnassa keskilinjasta 17 ulospäin. Tämän muodonmuutoksen W mahdollistaa rengassyvennys 15, jonka antamaan tilaan rengasuloke taipuu, kuten on näytetty kuviossa 3. Rengasuloke 14 saattaa tulla kosketuksiin rengassyvennyk-sen 15 seinämään, mutta liiallinen kosketus on haitallista, koska se suurentaa venttii-15 lipallon 2 kääntämisessä R tarvittavaa voimaa. Siten yleensä rengassyvennyksen 15 syvyyden S2 tai pituuden L5 tulee olla vähintään yhtä suuri kuin välyksen P poistumisen aiheuttama rengasulokkeen muodonmuutos W venttiilin kokoonpanon aikana eli taipuma keskilinjaa vastaan kohtisuorassa suunnassa. Oleellista on. että tukirenkaan tämä mainittu muodonmuutos W tapahtuu sellaisessa tukirenkaan osassa, tässä 20 tapauksessa rengasulokkeessa 14, joka ei ole kosketuksessa tiivisterenkaan 8, 38 kanssa, vaan on tiivisterenkaasta riippumaton tukirenkaan osa, ts. tukirenkaan muotoa muuttanut osuus ei ole kosketuksissa tiivisterenkaaseen. Suhteellisen suuressa paineessa, eli lähellä venttiilin suunniteltua maksimipainetta, venttiilipallo 2 tulee puristuskosketukseen metallisen V-muotoisen tiivisterenkaan 8, 38 kanssa, kuten 25 kuvioon 3 on ehjällä viivalla merkitty. Samalla venttiilipallo 2 edelleen painaa tukirengasta 7, 37, jolla on edelleen kimmoisat ominaisuutensa, ja joka siten puristuu vasteosan vastinpintoja 18a ja 18b vastaan, mikä muodostaa tehokkaan takatiivey-den pallontiivisteelle 1. Näin ollen sekä tiivisterengas 8, 38 että tukirengas 7, 37 kohdistavat venttiilipalloon vain kohtuullisen, sen kääntämisen R mahdollistavan 30 voiman tulo/lähtövirtauskanavissa 4b vallitsevan nestepaineen vaikutuksesta, mutta kuitenkin tiivistymisen aikaansaavan voiman. Huomautetaan siis erityisesti, että tukirengas 7, 37 ottaa myös osaa tiiveyden aikaansaamiseen. Venttiilin sulkuasennos-sa väliaineen paine venttiilipallon 2 ylävirran puolella lisää em. voimaa lisäten samalla keksinnön mukaisen pallontiivisteen tiivistysvaikutusta samalla, kun tiiviste-35 rengas 8, 38 säilyttää taipumismahdollisuutensa, jolloin venttiilin aukaiseminenkin tapahtuu ongelmitta. Venttiilipallon kierto R sulkemista ja avaamista varten on V-renkaan joustavuuden vuoksi aina mahdollistaja venttiilipallon tiivisterenkaan 8, 38 ja tukirenkaan 7, 37 yhteisvaikutuksen vuoksi aina luotettavaa. Uskotaan, että kuvi- 14 111410 oiden 2-5 mukainen rakenne on erityisen edullinen sekä kokoonpanon vuoksi, että seuraavan vaikutuksen vuoksi. Kun suljettuun venttiiliin kohdistuu nestepaine, kohdistuu tämä paine tietenkin venttiilipalloon, mutta myös sen ulkopintojen ohi suoraan kaksoistiivisteeseen. Kuvioiden 2-5 toteutuksissa tämä ohituspaine pyrkii puris-5 tamaan rengasuloketta 14 venttiilipalloa 2 vastaan, kun taas kuvion 7 toteutusmuodossa tämä ohituspaine pyrkii erottamaan rengasuloketta venttiilipallosta. Vaikutusero ei ole suuri verrattuna venttiilipallon 2 aiheuttamaan voimaan virtaussuunnas-sa F, mutta rajatapauksissa sillä voinee olla merkitystä.

Claims (10)

111410 15

1. Kultätning i en kulventil, innefattande: - ett ventilhus (5), en i denna vändbar ventilkula (2) samt en inloppskanal och en ut-20 loppskanal (4b) för medium, och varvid ventilhuset är slutet med svetsar (6); - en genomströmningskanal (4a) för medium i ventilkulan; - en dubbeltätning (1) mellan ventilhuset och ventilkulan, omkring inlopps- och/eller utloppskanalen (4b) med stöd mot anslagsytor (18a, 18b) hos ventilhusets anslags-delar (3), varvid dubbeltätningen bestär av en yttre eller pä inlopps- och/eller ut- 25 loppskanalens sida belägen första ring (7, 37) av elastiskt material samt av en i för-hällande tili den första ringen inre, resp. pä ventilkulans sida belägen flexibel andra ring (8, 38) som är av metall och huvudsakligen V-formad i tvärsnitt, kännetecknad av att nämnda första ring är en stödring (7, 37), som har en bottendel (12) som stö-der direkt mot anslagsdelens anslagsytor (18a, resp. 18b) samt ett ringutspräng (14) 30 som sträcker sig mot ventilkulan; av att detta ringutspräng (14) är skilt frän en ring-fördjupnings (15) anslagsdel (3); och att nämnda andra ring som är huvudsakligen V-formad i tvärsnitt är en tätningsring (8, 38), vars andra gren (9b) stöder sig orör-ligt mot anslagsdelama (3) och den första grenen (9a) pä ventilkulans sida är obe-hindrat flexibel i förhällande tili stödringen (7, 37). 35

1. Pallontiiviste palloventtiilissä, joka käsittää: - venttiilipesän (5), sen sisällä käännettävän venttiilipallon (2) sekä väliaineen tulo-kanavan ja lähtökanavan (4b), ja joka venttiilipesä on suljettu hitseillä (6); 5. venttiilipallossa väliaineen läpivirtauskanavan (4a); - venttiilipesän ja venttiilipallon välissä, tulo- ja/tai lähtökanavan (4b) ympärillä venttiilipesän vasteosien (3) vastinpintoihin (18a, 18b) tukeutuvan kaksoistiivisteen (1), joka koostuu kimmoisaa materiaalia olevasta ulommasta tai tulo/lähtökanavan puoleisesta ensimmäisestä renkaasta (7, 37) sekä metallisesta, poikkileikkaukseltaan 10 pääasiassa Y-muotoisesta ja ensimmäiseen renkaaseen nähden sisemmästä tai vastaavasti venttiilipallon puoleisesta joustavasta toisesta renkaasta (8, 38), tunnettu siitä, että mainittu ensimmäinen rengas on tukirengas (7, 37), jossa on suoraan vas-teosan vastinpintoihin (18a, vast. 18b) tukeutuva pohjaosa (12) ja siitä venttiilipallon suuntaan osoittava rengasuloke (14); että tämä rengasuloke (14) on rengassy-15 vennyksen (15) vasteosasta (3) erottama; ja että mainittu toinen poikkileikkaukseltaan pääasiassa V-muotoinen rengas on tiivisterengas (8, 38), jonka toinen haara (9b) tukeutuu liikkumattomasti vasteosiin (3) ja venttiilipallon puoleinen ensimmäinen haara (9a) on tukirenkaaseen (7, 37) nähden esteettä joustava.

2. Dubbeltätning enligt patentkrav 1, kännetecknad av att stödringens (7, 37) bottendel (12) avgränsas av en yttre omkretsyta (13a) och en mot mittlinjen tvär- 18 111410 ställd bottenyta (13b); och att ringfördjupningen (15) befinner sig antingen pä an-slagsdelen (3) och/eller pä stödringen (7, 37) och sträcker sig frän stödringen: pä omrädet av den yttre omkretsytan (13a) börjande frän ändytan (26) pä ventilkulans sida; eller pä omrädet av bottenytan (13b) börjande frän den inre omkretsytan (16) 5 pä inlopps- och/eller utloppskanalens (4b) sida.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaksoistiiviste, tunnettu siitä, että tukiren-20 kaan (7, 37) pohjaosaa (12) rajaa ulkopuolinen kehäpinta (13a) ja keskilinjaa vastaan poikittainen pohjapinta (13b); ja että rengassyvermys (15) sijaitsee joko vaste-osassa (3) ja/tai tukirenkaassa (7, 37) jä ulottuu tukirenkaan: ulkopuolisen kehäpin-nan (13a) alueella alkaen venttiilipallon puoleisesta päätypinnasta (26); tai pohja-pinnan (13b) alueella alkaen tulo-ja/tai lähtökanavan (4b) puoleisesta sisäpuolisesta 25 kehäpinnasta (16).

3. Dubbeltätning enligt patentkraven 1 eller 2, kännetecknad av att innan ventil-huset sluts med svetsfogar (6) är ifontkanten (23) hos stödringen belägen pä en sadan längd (LI; L5) frän anslagsdelens eller förlängningens bottenyta (18b, 18c) och 10 pa en sadan tjocklek (SI, S4) frän anslagsdelens sidoyta (18a) att, da ringutsprängets frontkant (23) och ventilkulan är i inbördes beröring uppstär ett pä förhand bestämt glapp (P) mellan ventilkulans yttre yta (21) och den första grenen (9a) av den V-formade tätningsringen (8, 38).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kaksoistiiviste, tunnettu siitä, että tukirenkaassa otsasärmä (23) ennen venttiilipesän sulkemista hitseillä (6) on vasteosan tai sen jatkeen pohjapinnasta (18b, 18c) sellaisen pituuden (LI; L5) päässä ja vaste-osan sivupinnasta (18a) sellaisen paksuuden (SI, S4) päässä, että rengas-ulokkeen 30 otsasärmän (23) ja venttiilipallon ollessa kosketuksessa toisiinsa jää venttiilipallon ulkopinnan (21) ja V-muotoisen tiivisterenkaan (8, 38) ensimmäisen haaran (9a) väliin ennalta määrätty välys (P).

4. Dubbeltätning enligt patentkrav 3, kännetecknad av att det pä förhand be- stämda glappets (P) storlek är högst en krympning som förorsakats av svetsfogen (6) som sluter ventilhuset i riktning mot nänrnda mittlinje (17); och att djupet (S2) eller längden (L4) av ringfördjupningen (15) är ätminstone lika stor som formförändring-en (W) hos stödringens ringutspräng som är förorsakad av ventilkulan (2) som för-20 skjutits över nämnda glapp (P) transversalt mot mittlinjen respektive parallellt med mittlinjen.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kaksoistiiviste, tunnettu siitä, että ennalta määrätyn välyksen (P) suuruus on enintään venttiilipesän sulkevan hitsin (6) aiheut- 35 tama kutistuma mainitun keskilinjan (17) suunnassa; ja että rengassyvennyksen (15) 16 111410 syvyys (S2) tai pituus (L4) on vähintään yhtä suuri kuin mainitun välyksen (P) mitan siirtyneen venttiilipallon (2) aiheuttama tukirenkaan rengasulokkeen muodonmuutos (W) keskilinjaan nähden poikittain tai vastaavasti keskilinjan suunnassa.

5. Dubbeltätning enligt patentkrav 1, kännetecknad av att ätminstone nägon del (19a) av nämnda första grens (9a) bredd är i en sädan vinkel (Kl) i förhällande tili 25 mittlinjen att den första grenens (9a) yttre yta tangerar ventilkulans (2) yttre yta och bildar en perifer linjeberöring (C) dem emellan, och att tätningsringens (8, 38) nämnda andra gren (9b) är i en sädan vinkel (K2) att nägon del (19b) av grenens (9b) yttre yta stöder sig mot anslagsdelens (3) den yta (11) som vetter mot nämnda ventilkula. 30

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaksoistiiviste, tunnettu siitä, että mainitun 5 ensimmäisen haaran (9a) leveyden vähintään jokin osuus (19a) on sellaisessa kulmassa (Kl) keskilinjan suhteen, että ensimmäisen haaran (9a) ulkopinta sivuaa venttiilipallon (2) ulkopintaa muodostaen niiden keskinäisen kehäsuuntaisen viivakoske-tuksen (C); ja että tiivisterenkaan (8, 38) mainittu toinen haara (9b) on sellaisessa kulmassa (K2), että haaran (9b) ulkopinnan jokin osuus (19b) tukeutuu mainitun 10 vasteosan (3) venttiilipallon suuntaan osoittavaan pintaan (11).

6. Dubbeltätning enligt patentkrav 1, kännetecknad av att nämnda anslagsdel (3) pä stället av stödringens andra gren (9b) innefattar en ytdel (11), som är antingen: - en hanyta med formen av en stympad kon (30), vars spets pekar i ventilkulans (2) riktning; eller 35. en mottoroidyta (3 la, 3 Ib), vars mittplan (27) befmner sig frän nämnda ytdel (11) antingen pä ventilkulans sida eller pä inloppskanalen/utloppskanalens (4b) sida; eller 111410 19 - en motkulyta (32), vars mittpunkt (29) befinner sig frän nämnda ytdel (11) pä ifiragavarande inloppskanals eller utloppskanals (4b) sida; eller - en cylinderyta (36) parallell med inloppskanalen/utloppskanalen (4b).

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaksoistiiviste, tunnettu siitä, että mainittu vasteosa (3) käsittää tiivisterenkaan toisen haaran (9b) kohdalla pintaosuuden (11), joka on joko: - koiraspuoleinen katkaistu vastakartiopinta (30), jonka kärki osoittaa venttiili- 15 pallon (2) suuntaan; tai - vastatoroidipinta (31a, 31b), jonka keskitaso (27) sijaitsee mainitusta pinta-osuudesta (11) joko venttiilipallon puolella tai tulokanavan/lähtökanavan (4b) puolella; tai - vastapallopinta (32), jonka keskipiste (29) sijaitsee mainitusta pintaosuudesta 20 (11) kyseisen tulokanavan tai lähtökanavan (4b) puolella; tai - tulokanavan/lähtökanavan (4b) suuntainen sylinteripinta (36).

7. Dubbeltätning enligt patentkrav 1 eller 6, kännetecknad av att vinkein (K3) mellan grenama (9a och 9b) av nämnda V-formade tätningsring (8, 38) är i medeltal ätminstone 20°, eller högst 120°, eller ätminstone 45°, eller högst 90°; att ytterytan av tätningsringens andra gren (9b) är i tvärsnitt ätminstone delvis antingen rak eller konvex eller konkav för kontakt med anslagsdelens (3) ytdel (11); att ytterytan av 10 tätningsringens första gren (9a) är i tvärsnitt ätminstone delvis antingen rak eller konvex eller konkav för kontakt med ventilkulans (2) yttre yta (21); att spetsdelen (22) som förenar den V-formade tätningsringens (8, 38) grenar (9a och 9b) är krökt i tvärsnitt.

7. Patenttivaatimuksen 1 tai 6 mukainen kaksoistiiviste, tunnettu siitä, että mainitun V-muotoisen tiivisterenkaan (8, 38) haarojen (9a ja 9b) välinen kulma (K3) on keskimäärin vähintään 20°, tai enintään 120°, tai vähintään 45°, tai enintään 25 90°; että tiivisterenkaan toisen haaran (9b) ulkopinta on poikkileikkauksessa ainakin osittain joko suora tai kupera tai kovera kontaktia varten vasteosan (3) pintaosuuteen (11), ja tiivisterenkaan ensimmäisen haaran (9a) ulkopinta on poikkileikkauksessa ainakin osittain joko suora tai kupera tai kovera kontaktia varten venttiilipallon (2) ulkopintaan (21); ja että V-muotoisen tiivisterenkaan (8, 38) haaroja (9a ja 9b) yh-30 distävä kärkiosuus (22) on poikkileikkauksessa kaareva.

8. Dubbeltätning enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknad av att stödringens (7, 37) bottenyta (13b) dessutom är utformad att stöda mot ytteränden av den V-formade tätningsringens (8, 38) andra gren (9b) och/eller ytteränden av den V-formade tätningsringens (8, 38) andra gren (9b) är utformad att dessutom stöda mot stödringen (7, 37) bredvid dess bottenyta (13b).

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kaksoistiiviste, tunnettu siitä, että tukirenkaan (7, 37) pohjapinta (13b) on muotoiltu lisäksi tukeutumaan V-muotoisen tiivisterenkaan (8, 38) toisen haaran (9b) ulkopäätä vasten ja/tai V-muotoisen tiivisterenkaan (8, 38) toisen haaran (9b) ulkopää on muotoiltu lisäksi tukeutumaan 35 tukirenkaaseen (7, 37) sen pohjapinnan (13b) vieressä.. 111410 17

9. Dubbeltätning enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknad av att av-ständet (10) mellan nämnda V-formade tätningsrings (8, 38) grenar (9a och 9b) hu-vudsakligen utgörs av fritt utrymme för att fä till stand nämnda obehindrade flexibi-litet hos den första grenen (9a); och att tätningsringens (8, 38) materialtjocklek är 1- 25 6 %, företrädesvis 2-3 % av tätningsringens inre diameter (Dl); att längden (L2) el ler djupet (S5) av stödringens ringutspräng (14) är 20-60 %, företrädesvis 30-50 % av stödringens (7, 37) totala längd (LI) eller totala tjocklek (S4); och att längden (L3) eller djupet (S3) hos nämnda ringfördjupning (15) är ätminstone lika stor som ringutsprängets längd (L2) respektive djup (S5). 30

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kaksoistiiviste, tunnettu siitä, että mainitun V-muotoisen tiivisterenkaan (8, 38) haarojen (9a ja 9b) väli (10) on pääasiassa vapaata tilaa ensimmäinen haaran (9a) mainitun esteettömän joustavuuden aikaansaamiseksi; ja että tiivisterenkaan (8, 38) materiaalipaksuus on 1-6 %, 5 edullisesti 2-3 % tiivisterenkaan sisäläpimitasta (Dl); että tukirenkaan rengasulok-keen (14) pituus (L2) tai syvyys (S5) on 20-60 %, edullisesti 30-50 % tukirenkaan (7, 37) kokonaispituudesta (LI) tai kokonaispaksuudesta (S4); ja että mainitun ren-gassyvennyksen (15) pituus (L3) tai syvyys (S3) on vähintään yhtä suuri kuin ren-gasulokkeen pituus (L2) tai vastaavasti syvyys (S5).

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kaksoistiiviste, tunnettu siitä, että ulkorengas (7, 37) koostuu venttiilin käyttölämpötilassa oleellisesti kimmoisasta materiaalista; että ulkorengas koostuu täyteaineettomasta tai täyteaineellisesta polymeerimateriaalista, edullisesti polytetrafluorieteenistä; ja että V-muotoinen tiivis-terengas (8, 38) on ruostumatonta terästä. 15

10. Dubbeltätning enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknad av att yt-terringen (7, 37) bestär av ett i ventilens användningstemperatur väsentligt elastiskt material; att ytterringen bestär av polymermaterial med eller utan fyllnadsmedel, företrädesvis polytetrafluoreten; och att den V-formade tätningsringen (8, 38) är av 35 rostfritt stäl.