FI121972B - Säätöventtiili - Google Patents

Säätöventtiili Download PDF

Info

Publication number
FI121972B
FI121972B FI20065298A FI20065298A FI121972B FI 121972 B FI121972 B FI 121972B FI 20065298 A FI20065298 A FI 20065298A FI 20065298 A FI20065298 A FI 20065298A FI 121972 B FI121972 B FI 121972B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
control valve
rotation
axis
housing
inlet opening
Prior art date
Application number
FI20065298A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20065298A0 (fi
FI20065298A (fi
Inventor
Esko Yli-Koski
Pekka Kivipelto
Original Assignee
Metso Automation Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Metso Automation Oy filed Critical Metso Automation Oy
Priority to FI20065298A priority Critical patent/FI121972B/fi
Publication of FI20065298A0 publication Critical patent/FI20065298A0/fi
Priority to PCT/FI2007/050257 priority patent/WO2007128880A1/en
Priority to EP20070730744 priority patent/EP2016316B1/en
Priority to US12/298,329 priority patent/US8146884B2/en
Priority to CN2007800166857A priority patent/CN101438086B/zh
Publication of FI20065298A publication Critical patent/FI20065298A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI121972B publication Critical patent/FI121972B/fi

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K5/00—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
    • F16K5/04—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having cylindrical surfaces; Packings therefor
    • F16K5/0407—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having cylindrical surfaces; Packings therefor with particular plug arrangements, e.g. particular shape or built-in means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K47/00—Means in valves for absorbing fluid energy
    • F16K47/04—Means in valves for absorbing fluid energy for decreasing pressure or noise level, the throttle being incorporated in the closure member
    • F16K47/045—Means in valves for absorbing fluid energy for decreasing pressure or noise level, the throttle being incorporated in the closure member and the closure member being rotatable
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K5/00—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
    • F16K5/08—Details
    • F16K5/12—Arrangements for modifying the way in which the rate of flow varies during the actuation of the valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K5/00—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
    • F16K5/08—Details
    • F16K5/14—Special arrangements for separating the sealing faces or for pressing them together
    • F16K5/18—Special arrangements for separating the sealing faces or for pressing them together for plugs with cylindrical surfaces
    • F16K5/188—Sealing effected by the flowing medium
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/86493—Multi-way valve unit
    • Y10T137/86718—Dividing into parallel flow paths with recombining
    • Y10T137/86734—With metering feature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/86493—Multi-way valve unit
    • Y10T137/86718—Dividing into parallel flow paths with recombining
    • Y10T137/86743—Rotary
    • Y10T137/86751—Plug
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/86493—Multi-way valve unit
    • Y10T137/86863—Rotary valve unit
    • Y10T137/86871—Plug

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Taps Or Cocks (AREA)

Description

Säätöventtiili
Keksinnön ala Tämä keksintö liittyy säätöventtiiliin, joka soveltuu hyödynnettäväksi erityisesti suurten paineiden yhteydessä.
5 Tekniikan tason kuvaus
Suurten paineiden yhteydessä säätöventtiiliin sulkuelimen suorittama virtauksen kuristaminen johtaa venttiilin sisäisiin paine-eroihin, joiden seurauksena virtausnopeus nousee. Virtausnopeuden nousu vuorostaan saattaa aiheuttaa melua, kavitointia ja eroosiota, minkä vuoksi virtausnopeuden nou-10 sua tulisi rakenteellisin toimenpitein pyrkiä välttämään. Lisäksi säätöventtiilin rakenteessa tulisi pyrkiä minimoimaan tarvittava operointivoima, eli se voima, jonka toimilaitteen on tuotettava, jotta se venttiilin avulla voisi säätää virtausta.
Tekniikan tason mukaisissa säätöventtiileissä ei tyydyttävällä tavalla ole kyetty hallitsemaan edellä mainittuja asioita yksinkertaisella, kestävällä ja 15 toimintavarmalla säätöventtiilirakenteella.
Keksinnön yhteenveto Tämän keksinnön tarkoitus on saada aikaan rakenteeltaan yksinkertainen sekä toimintavarma ja luotettava säätöventtiili, joka soveltuu hyödynnettäväksi kohteissa, joissa paine on korkea. Tämä päämäärä saavutetaan itse-20 näisen patenttivaatimuksen 1 mukaisella säätöventtiilillä.
Keksinnön mukaisessa venttiilissä virtauksen kuristaminen on toteutettu siten, että ensimmäinen paineenpudotus tapahtuu virtauksen siirtyessä ensimmäisestä virtauskanavasta pesän sisään, ja toinen paineenpudotus virtauksen siirtyessä pesän sisältä toiseen virtauskanavaan. Täten yksittäisten 25 paineenpudotusten painemuutokset pysyvät alhaisina, ja liiallista virtausnopeuden kasvua siihen liittyvine haittoineen ei esiinny. Varsinaista tiivistymistä säätöventtiilin kiertyessä täysin suljettuun asentoon ei kuitenkaan tarvitse tapahtua kuin yhdessä kohtaa, edullisesti poistoaukon kohdalla.
Keksinnön mukaisesti ainakin yksi tuloaukko on järjestetty pienen-30 tämään voimaa, jolla sulkuelin puristuu kohti pesää virtauksen aikana, ja samalla venttiilin läpi tapahtuvan virtauksen säätämiseen tarvittavaa operointi-voimaa.
2
Keksinnön mukaisen säätöventtiilin edulliset suoritusmuodot ilmenevät oheisista epäitsenäisistä patenttivaatimuksista 2-12.
Kuvioiden lyhyt kuvaus
Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkinomaisesti lähemmin 5 viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista: kuviot 1a - 1c havainnollistavat keksinnön mukaisen säätöventtiilin ensimmäistä suoritusmuotoa, kuviot 2a - 2c havainnollistavat keksinnön mukaisen säätöventtiilin toista edullista suoritusmuotoa, 10 kuviot 3a - 3c havainnollistavat keksinnön mukaisen säätöventtiilin kolmatta edullista suoritusmuotoa, kuviot 4a ja 4b havainnollistavat keksinnön neljättä edullista suoritusmuotoa, kuvio 5 esittää periaatekuvaa tiivistymisen aikaansaamiseksi vään-15 tömomenttia hyödyntämällä, ja kuvio 6 havainnollistaa kuvion 1a säätöventtiilin vasteparia.
Ainakin yhden suoritusmuodon kuvaus
Kuviot 1a - 1c havainnollistavat keksinnön mukaisen säätöventtiilin ensimmäistä suoritusmuotoa. Kuvioiden 1a -1c säätöventtiili 1 soveltuu hyö-20 dynnettäväksi kohteissa, joissa paine on suuri, esimerkiksi 100 bar.
Kuviossa 1a säätöventtiin 1 rakenne on esitetty sivusta katsottuna ja osittain leikattuna, ja kuviot 1b ja 1c havainnollistavat ensimmäisen tuloau-kon A1, toisen tuloaukon A2 ja poistoaukon A3 sijoittelua sukuelimeen 5 sivusta ja kiertoakselin 10 suunnassa katsottuna.
25 Säätöventtiiliin 1 kuuluu ensimmäinen virtauskanava 2 sekä toinen virtauskanava 3, joiden välille kuvion 1 tilanteessa on muodostettu virtausyhte-ys säätöventtiilin pesän 4 kautta. Kuvioiden 1a - 1c esimerkkitapauksessa vir-tausyhteys on pesässä 4 muodostettu nimenomaan pesään järjestetyn sukuelimen 5 sisäosan läpi. Kuitenkin keksinnön mukaisesti on ajateltavissa, että 30 sukuelimen muoto ei ole täydellinen lieriö, kuten kuvioissa on esimerkinomaisesti esitetty, vaan ainoastaan lieriön "viipaleita", jolloin sukuelimessä ei ole varsinaista sisäosaa, vaan virtaus tapahtuu lähinnä pesän sisäosan läpi.
3
Sulkuelimestä 5 ulkonee akseli 6, johon sulkuelin tässä esimerkissä on kiinnitetty tapin 7 välityksellä. Sukuelimessä 5 ja akselissa 6 on siten kohdakkain asettuvat aukot, joiden läpi tappi 7 on työnnetty. Tapin 7 toinen pää ulkonee uraan 8 myöhemmin kuvion 6 yhteydessä selostettujen seikkojen 5 vuoksi. Ura 8 on tässä esimerkissä muodostettu venttiilin rungon 9 kansiosaan, joka pulteilla on kiinnitetty venttiilin rungon 9 alaosaan. Akselin 6 välityksellä sulkuelintä 5 ja akselia 6 voidaan kiertää kiertoakselin 10 ympäri säätöventtiilin virtaustien kuristamiseksi (kuvion 1a esittämästä tilanteesta, jossa virtaustie on täysin auki) ja vastaavasti kuristetussa tai peräti suljetussa tilassa olevan sää-10 töventtiilin virtaustien laajentamiseksi.
Kuvion 1a tapauksessa sukuelimessä 5 ja pesässä 4 on tuloaukko A1 virtausyhteyden muodostamiseksi ensimmäisen virtauskanavan 2 ja sukuelimen 5 sisäosan välille. Lisäksi sukuelimessä 5 ja pesässä 4 on poisto-aukko A3 virtausyhteyden muodostamiseksi sukuelimen 5 sisäosan ja toisen 15 virtauskanavan 3 välille. Kuviosta 1a havaitaan, että tuloaukko A1 ja poisto-aukko A3 sijaitsevat eri korkeudella, eli tuloaukko A1 sijaitsee ensimmäisellä kiertoakselin 10 kohtisuorasti leikkaavalla tasolla ja poistoaukko A3 toisella kiertoakselin 10 kohtisuorasti leikkaavalla tasolla, jolloin ensimmäinen ja toinen taso ovat kiertoakselin 10 suunnassa toisistaan etäisyyden päässä.
20 Kuvioiden 1a - 1c tapauksessa säätöventtiiliin kuuluu vielä kolmas aukko, eli toinen tuloaukko A2, joka sijaitsee poistoaukon A3 alapuolella, jossa se virtauksen aikana pienentää voimaa F, joka kohdistuu sukuelimeen 5 tämän puristuessa kohti pesää 4. Vastaavasti kuin ensimmäinen tuloaukko A1 muodostaa myös toinen tuloaukko A2 virtausyhteyden sukuelimen 5 sisäosan 25 ja ensimmäisen virtauskanavan 2 välille.
Sukuelintä 5 kierrettäessä pesässä 4 kuvion 1a esittämästä tilanteesta kuristuu virtaustie kaikkien aukkojen A1, A2 ja A3 kohdalla. Näin ollen paineen pudotuksesta tulee virtaustilanteessa vaiheittainen. Ensimmäisessä virtauskanavassa 2 vallitsee paine P1. Sulkuelimen 5 sisällä vallitsee paine P2, 30 joka on pienempi kuin P1, ja toisessa virtauskanavassa 3 vallitsee paine P3, joka on pienempi kuin P2. Vaiheittaisen paineen pudotuksen ansiosta virtausnopeus ei kasva sellaiselle tasolle, että siitä olisi haittaa.
Vaikka kaikkien aukkojen A1, A2 ja A3 kohdalla tapahtuukin virtaus-tien kuristumista riittää kuitenkin käytännössä, että ainoastaan poistoaukon A3 35 yhteydessä saavutetaan säätöventtiililtä edellytetty tiiviys. Toteutuksesta riip- 4 puen riittävä tiiviys voidaan saada aikaan metallisen tai keraamisen sukuelimen 5 ja metallisen tai keraamisen pesän 4 seinämän välillä. Vaihtoehtoisesti poistoaukon A3 ympärille voidaan sukuelimen ja pesän seinämän väliin järjestää sopivaa tiivistemateriaalia, kuten PTFE (PolyTetraFluoroEthylene).
5 Vaiheittaisen paineenpudotuksen lisäksi kuvion 1 suoritusmuoto on sikäli edullinen, että sen avulla voidaan haluttaessa sukuelimen 5 ja pesän 4 väliset voimat F olennaisesti kumota. Olennaisesti kumota tarkoittaa tässä yhteydessä sitä, että haluttaessa voima F voidaan käytännössä kumota kokonaan, mutta poistoaukon A3 ympäristön tiivistymisen vuoksi voi olla edullista 10 jättää rakenteeseen tietty tiivistävä voima F. Voiman F pienentämisellä saavutetaan se etu, että venttiilin säätämisen, eli akselin 6 kiertämiseen tarvittava operointivoima (vääntömomentti) voidaan minimoida.
Voiman F kumoamiseksi aukot A1, A2 ja A3 on sijoitettu siten, että kiertoakselin 10 suunnassa katsottuna ensimmäinen tuloaukko A1 on järjestet-15 ty poistoaukon A3 suhteen sukuelimen 5 vastakkaiselle puolelle, ja toinen tuloaukko A2 on järjestetty poistoaukon A3 alapuolelle.
Kun aukot on sijoitettu edellä esitetysti saadaan aikaan voiman F kumoaminen aukkojen A1, A2 ja A3 oikealla virtauspinta-alojen sekä etäisyyksien L1 ja L2 valinnalla. Kun oletetaan, että tappi 7 toimii niveltappina, jonka 20 ympäri sukuelin voi kiertyä, on momenttiyhtälö virtaustilanteessa seuraava: A1 x (P1 - P2) x L1 + A3 x (P2 - P3) x L2 = A2 x (P1 - P2) x L1 + F x L2 Näin ollen: F = (A1 - A2) x (P1 - P2) x L1/L2 +A3 x (P2 - P3) 25
Edellä olevissa yhtälöissä A1, A2 ja A3 ovat pinta-aloja, eli vastaavien aukkojen pinta-aloja, joita sukuelin peittää kyseisistä aukoista. Mikäli sul-kuelin 5 ei pääse kiertymään tapin 7 ympäri edellä esitetysti, mitataan etäisyydet L1 ja L2 akselia 6 kiertävän toimilaitteen liitoskohdasta aukkojen keskilin-30 jaan. Tällöin oletuksena on, että varsinaisia akselin 6 ja rungon 9 välisiä laake-rointipisteitä ei ole olemassa.
Kuvion 1a tapauksessa on esimerkinomaisesti oletettu, että ensimmäinen tuloaukko A1 ja toinen tuloaukko A2 ovat vastakkaisia, eli ne sijaitsevat samalla kiertoakselin 10 kohtisuorasti leikkaavalla tasolla. Tämä ei kuitenkaan 5 ole välttämätöntä, vaan ensimmäinen tuloaukko A1 ja toinen tuloaukko A2 voivat myös sijaita eri korkeudella, vaikkakin sulkuelimen 5 vastakkaisilla puolilla.
Kuviot 2a - 2c havainnollistavat keksinnön mukaisen säätöventtiilin toista edullista suoritusmuotoa. Kuvioiden 2a - 2c suoritusmuoto vastaa erittäin 5 pitkälle kuvioiden 1a - 1c suoritusmuotoa, minkä vuoksi kuvioiden 2a - 2c suoritusmuotoa seuraavassa selostetaan ensisijaisesti tuomalla esille näiden välisiä eroja.
Kuvion 2a säätöventtiili eroaa kuvion 1a suoritusmuodosta aukkojen A1, A2 ja A3 sijoittelun osalta. Kuviosta 1a poiketen poistoaukko A3 ei enää 10 sijaitse toisen tuloaukon A2 yläpuolella. Sitävastoin toinen tuloaukko A2 on edelleen tässäkin suoritusmuodossa järjestetty sukuelimeen 5' kiertoakselin 10 suunnassa katsottuna ensimmäisen tuloaukon A1 suhteen vastakkaiselle puolelle. Ensimmäinen tuloaukko A1 ja toinen tuloaukko A2 voivat olla samalla korkeudella, eli vastakkaisia (kuten kuviossa 2a on esitetty) tai vaihtoehtoisesti 15 keskenään eri korkeudella. Jos ensimmäinen tuloaukko A1 ja toinen tuloaukko A2 ovat samalla korkeudella, vastaavat niiden pinta-alat edullisesti toisiaan, mutta jos ne ovat eri korkeudella, on alempi aukko edullisesti pinta-alaltaan pienempi.
Kiertoakselin 10 suunnassa katsottuna ensimmäisen tuloaukon A1 20 ja toisen tuloaukon A2 keskipisteiden 11 ja 12 ja kiertoakselin 10 kautta kulkeva kuviteltu viiva muodostaa tässä kuvioiden 2a - 2c suoritusmuodossa 90° kulman poistoaukon A3 keskipisteen 13 ja kiertoakselin 10 kautta kulkevan kuvitellun viivan kanssa.
Edellä mainitun 90° kulman ansiosta ensimmäisestä virtauskana-25 vasta 2, toiseen virtauskanavaan 3 virtaava väliaine joutuu muuttamaan suuntaa kolmiulotteisesti tarkasteltuna siten, että väliaine virtaa hetkellisesti kaikkien X-,Y- ja Z- akseleiden suunnassa. Tämä edesauttaa entisestään virtausnopeuden pysymistä sellaisella alhaisella tasolla, jolloin liian suuresta virtausnopeudesta aiheutuvat haitat eliminoituvat.
30 Keksinnön mukaisesti ei ole välttämätöntä, että edellä mainittu kul ma on juuri 90°, kuten kuvioissa on esitetty. Käytännössä sama etu saavutetaan myös ainakin silloin kun kyseinen kulma on välillä noin 45° -135°, vaikkakin rakenne on tehokkain juuri silloin kun kulma on noin 90°.
Edellä mainitun kulman vuoksi kuvioiden 1a - 1c suoritusmuodon 35 yhteydessä selostettua sulkuelimen 5 ja pesän 4 välisten voimien täydellistä 6 kumoamista virtaustilanteessa ei saavuteta. Kuitenkin kun samalla korkeudella olevat tuloaukot A1 ja A2 mitoitetaan siten, niiden virtauspinta-alat ovat yhtä suuria, kompensoituvat näiden aukkojen kohdalla virtaustien kuristu m isesta aiheutuvat voimat, jotka muuten puristaisivat sulkuelintä 5' kohti pesää 4'. Toi-5 sin sanoen toinen tuloaukko A2 on tässä suoritusmuodossa järjestetty keventämään voimaa, jolla sulkuelin tuloaukon A1 kohdalla tapahtuvan virtaustien kuristamisen vuoksi puristuisi kohti pesää virtauksen aikana. Jäljelle jää siten ainoastaan aukon A3 kohdalla virtaustien kuristu m isesta aiheutuva voima, jolla sulkuelin 5' edelleen puristuu kohti pesää 4'. Kahdessa vaiheessa tapahtuvan 10 paineenpudotuksen ansiosta jäljellejäävä voima voi kuitenkin olla huomattavasti pienempi kuin tilanteessa, jossa tuloaukkojen A1 ja A2 yhteydessä ei tapahtuisi mainittua virtaustien kuristumista.
Kuviot 3a - 3c havainnollistavat keksinnön mukaisen säätöventtiilin kolmatta edullista suoritusmuotoa. Kuvioiden 3a - 3c suoritusmuoto vastaa erit-15 täin pitkälle kuvioiden 1a - 1c suoritusmuotoa, minkä vuoksi kuvioiden 3a - 3c suoritusmuotoa seuraavassa selostetaan ensisijaisesti tuomalla esille näiden välisiä eroja.
Kuvioiden 3a - 3c tapauksessa sukuelimessä 5" ja pesässä 4" on ainoastaan ensimmäinen tuloaukko A1 ja poistoaukko A3., eli toinen erillinen 20 tuloaukko ei ole välttämätön tässä suoritusmuodossa. Järjestämällä tuloaukko A1 poistoaukon ylä- tai alapuolelle sukuelimeen 5" (kuvion 3a esimerkissä alapuolella) voidaan vähentää voimaa, jolla sukuelin 5" puristuu kohti pesää virtauksen aikana.
Kuviot 4a ja 4b havainnollistavat keksinnön neljättä edullista suori-25 tusmuotoa. Kuvioiden 4a ja 4b suoritusmuoto vastaa erittäin pitkälle kuvioiden 3a - 3c suoritusmuotoa, minkä vuoksi kuvioiden 4a ja 4b suoritusmuotoa seuraavassa selostetaan ensisijaisesti tuomalla esille näiden välisiä eroja.
Kuvioissa 4a ja 4b on esitetty aukkojen sijoittelu säätöventtiilin sukuelimeen 5'". Tässä suoritusmuodossa on ensimmäisen tuloaukon A1 ja pois-30 toaukon A3 lisäksi toinen tuloaukko A2. Kiertoakselin suunnassa 10 katsottuna ensimmäinen tuloaukko A1 ja toinen tuloaukko A2 on järjestetty siten, että kunkin tuloaukon A1 ja A2 keskipisteen 11 ja 12 ja kiertoakselin 10 kautta kulkeva kuviteltu viiva muodostaa alle 90° kulman β poistoaukon A3 keskipisteen 13 ja kiertoakselin 10 kautta kulkevan kuvitellun viivan kanssa. Tällaisella auk- 7 kojen A1, A2 ja A3 sijoittelulla sekä aukkojen sopivalla mitoituksella voidaan pienentää voimaa, jolla sulkuelin 5" puristuu kohti pesää virtauksen aikana.
Keksinnön mukaisesti on ajateltavissa, että kuvioiden 4a ja 4b suoritusmuodossa on useampia kuin esitetyt kaksi tuloaukkoa. Esimerkiksi kuviois-5 sa esitetty yksi suurempi tuloaukko A2 voidaan korvata kahdella pienemmällä tuloaukolla. Vaihtoehtoisesti poistoaukon A3 molemmilla puolilla voi kuvioissa näkyvien tuloaukkojen lisäksi olla yksi tai useampi tuloaukko.
Kuviossa 4a on esimerkinomaisesti esitetty, että ensimmäinen tulo-aukko A1 ja toinen tuloaukko A2 ovat samalla korkeudella. Tämä ei kuitenkaan 10 ole välttämätöntä, vaan kyseiset aukot sekä mahdolliset ylimääräiset tuloaukot, joita kuvioissa ei ole esitetty, voivat sijaita eri korkeudella.
Kuvio 5 esittää periaatekuvaa tiivistymisen aikaansaamiseksi vään-tömomenttia hyödyntämällä.
Kun sulkuelintä 18 kierretään kiertoakselin 10 ympäri asentoon, jos-15 sa se sulkee pesän 17 seinämässä olevan poistoaukon A3, tulee sulkuelimen 18 mukana liikkuva vaste 15 kosketukseen kiinteän vasteen 14 kanssa. Kun sulkuelintä edelleen kierretään kiinniasentoon vääntömomentilla M syntyy vas-teparin 14 ja 15 kohdalle voima F1 sekä vastavoima F2 poistoaukon A3 kohdalle. Vastavoima F2 pyrkii puristamaan sulkuelintä 18 vasten poistoaukon A3 20 reunoja, jolloin sulkuelin voiman F2 edesauttamana tiiviisti sulkee poistoaukon A3.
Riittävä tiivistävä voima saadaan aikaan esimerkiksi tavanomaisen säätöventtiiliä käyttävän toimilaitteen avulla. Tiivistävä voima F2 on suurimmillaan juuri kuvion 5 esittämässä tilanteessa, eli kun toisen virtaustien pesään 17 25 yhdistämän poistoaukon A3 keskipiste 13 ja kiertoakselin 10 välinen kuviteltu viiva sekä kiinteän vasteen 14 ja kiertoakselin 10 välinen kuviteltu viiva muodostavat 90° kulman keskenään säätöventtiiliä tarkasteltaessa kiertoakselin 10 suunnassa. Kuitenkin riittävän tehokas tiivistyminen on saavutettavissa vielä kun edellä mainittu kulma on välillä 70° - 110°. Kulman ollessa suurempi kuin 30 45° -135° ei tiivistävä voima enää todennäköisesti ole riittävä.
Kuvio 6 havainnollistaa kuvion 1a säätöventtiilin vasteparia. Kuvion 6 tapauksessa kiinteä vaste 16 muodostuu säätöventtiilin runkoon 9 muotoillun uran 8 reunasta. Sulkuelimen mukana liikkuva vaste muodostuu tässä suoritusmuodossa tapista 7, jolla sulkuelin on liitetty akseliin.
8
Jotta tiivistävä voima mahdollisimman tehokkaasti kohdistuisi juuri poistoaukon A3 ympäristöön on liikkuva vaste edullisesti järjestetty sukuelimestä ulkonevan akselin sukuelimen kanssa kosketukseen tulevaan päähän. Kuten kuvion 1a tilanteessa, voi liikkuva vaste olla järjestetty tilaan, joka on 5 virtausyhteydessä pesään. Näin ollen esimerkiksi tapin 7 ja pesän välissä ei ole tarpeen käyttää erityisiä tiivisteitä, jotka saattaisivat pienentää vääntömo-mentilla aikaansaatavaa tiivistävää voimaa.
Edellä kuvioissa on esimerkinomaisesti esitetty säätöventtiiliraken-teita, joissa kaikissa tuloaukko on ollut poistoaukkoa alempana. Kuitenkin on 10 huomattava, että keksinnön mukaisesti säätöventtiili voidaan tältä osin muotoilla myös poikkeavasti, eli siten, että tuloaukko on poistoaukkoa ylempänä. Lisäksi on huomattava, että kaikissa suoritusmuodoissa voidaan yksi (tai useampi) suurempi tuloaukko tai poistoaukko korvata useammalla pienemmällä tuloaukolla tai poistoaukolla.
15 Edellä on kuvioissa myös esimerkinomaisesti esitetty suoritusmuo toja, joissa hyödynnetään lieriömäistä sulkuelintä. Tästä poiketen keksintö soveltuu hyödynnettäväksi myös suoritusmuodoissa, joissa sulkuelin ei ole lieriömäinen, vaan esimerkiksi kartiomainen.
On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja siihen liittyvät kuviot on 20 ainoastaan tarkoitettu havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Alan ammattimiehelle tulevat olemaan ilmeisiä erilaiset keksinnön variaatiot ja muunnelmat ilman että poiketaan keksinnön suojapiiristä.

Claims (12)

1. Säätöventtiili (1,1’, 1"), joka käsittää: ensimmäisen virtauskanavan (2) ja toisen virtauskanavan (3), 5 venttiilipesän (4, 4’, 4"), jonka kautta ensimmäinen virtauskanava (2) on virtausyhteydessä toiseen virtauskanavaan (3), ja venttiilipesään (4, 4’, 4") järjestetyn sulkuelimen (5, 5’, 5", 5'"), josta ulkonee akseli (6), jonka välityksellä sulkuelin (5, 5’, 5", 5'") on kierrettävissä pesässä kiertoakselin (10) ympäri ensimmäisen virtauskanavan (2) ja toisen 10 virtauskanavan (3) välisen virtausyhteyden kuristamiseksi, tunnettu siitä, että mainittu virtausyhteys venttiilipesässä (4, 4’, 4") on toteutettu siten, että sukuelimessä (5, 5’, 5", 5"') ja pesässä (4, 4’, 4") on ensimmäisellä kiertoakselin kohtisuorasti leikkaavalla tasolla ainakin yksi säätyvä tuloaukko (A1, A2) virtausyhteyden muodostamiseksi ensimmäisen virtauskanavan (2) ja 15 pesän (4, 4', 4") sisäosan välille, ja ensimmäisestä tasosta kiertoakselin (10) suunnassa etäisyyden päässä sijaitsevalla toisella kiertoakselin kohtisuorasti leikkaavalla tasolla ainakin yksi poistoaukko (A3) virtausyhteyden muodostamiseksi pesän (4, 4', 4") sisäosan ja toisen virtauskanavan (3) välille, että mainittu ainakin yksi tuloaukko (A1, A2) on järjestetty keventä-20 mään voimaa, jolla sulkuelin (5, 5', 5", 5’") puristuu kohti pesää (4, 4', 4") virtauksen aikana, että sulkuelin (5, 5', 5", 5"') on muotoiltu puristumaan sulkutilantees-sa tiivistävästi kohti pesän mainittua ainakin yhtä poistoaukkoa (A3), ja että virtausyhteys pesään (4, 4', 4") ja vastaavasti pesästä (4, 4', 25 4") kuristuu kaikkien mainittujen aukkojen (A1, A2, A3) kohdalla sulkuelintä (5, 5’, 5", 5"') kierrettäessä pesässä (4, 4’, 4") kiertoakselin (10) ympäri.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen säätöventtiili (Γ), tunnettu siitä, että sukuelimessä (5") ja pesässä (4") on ainoastaan yksi tuloaukko 30 (A1) ja mainittu poistoaukko (A3), ja että mainitun voiman pienentämiseksi tuloaukko (A1) on järjestetty sukuelimeen (5") kiertoakselin (10) suunnassa katsottuna poistoaukon (A3) ylä- tai alapuolelle.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen säätöventtiili, tunnettu siitä, 35 että sukuelimessä (5'") ja pesässä on ainakin yksi toinen tuloaukko (A2), ja että kiertoakselin (10) suunnassa katsottuna ensimmäinen tuloauk-ko (A1) ja/tai toinen tuloaukko (A2) on järjestetty siten, että kunkin tuloaukon (A1, A2) keskipisteen (11, 12) ja kiertoakselin (10) kautta kulkeva kuviteltu viiva muodostaa alle 90° kulman (β) poistoaukon (A3) keskipisteen (13) ja kier-5 toakselin (10) kautta kulkevan kuvitellun viivan kanssa.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen säätöventtiili (1'), tunnettu siitä, että säätöventtiilissä on ainakin yksi toinen tuloaukko (A2) järjestettynä sukuelimeen (5') kiertoakselin (10) suunnassa katsottuna ensimmäisen 10 tuloaukon (A1) suhteen sukuelimen (5') vastakkaiselle puolelle, ja että kiertoakselin (10) suunnassa katsottuna ensimmäisen tuloaukon (A1) ja toisen tuloaukon (A2) keskipisteiden (11, 12) ja kiertoakselin (10) kautta kulkeva kuviteltu viiva muodostaa noin 45° - 135° kulman poistoaukon (A3) keskipisteen (13) ja kiertoakselin (10) kautta kulkevan kuvitellun viivan 15 kanssa.
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen säätöventtiili (1'), tunnettu siitä, että mainittu kulma on noin 90°.
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen säätöventtiili (1'), tunnettu siitä, että ensimmäinen tuloaukko (A1) ja toinen tuloaukko (A2) ovat vastakkai- 20 siä, jolloin mainittu ensimmäinen tuloaukko (A1) ja toinen tuloaukko (A2) sijaitsevat samalla kiertoakselin (10) kohtisuorasti leikkaavalla tasolla, ja niiden pinta-alat ovat yhtä suuria.
7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen säätöventtiili (1), tunnettu siitä, 25 että ensimmäinen tuloaukko (A1) on järjestetty sukuelimeen (5) kiertoakselin (10) suunnassa katsottuna poistoaukon (A3) suhteen sukuelimen (5) vastakkaiselle puolelle, ja että säätöventtiilissä (1) on toinen tuloaukko (A2) järjestettynä sukuelimeen (5) kiertoakselin (10) suunnassa katsottuna poistoaukon (A3) ylä-30 tai alapuolelle.
8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen säätöventtiili (1, 1', 1"), tunnettu siitä, että säätöventtiiliin kuuluu vastepari (14, 15; 7, 16), joista liikkuva vaste (15; 7) on järjestetty sukuelimeen tai sukuelimestä ulkonevaan akseliin, 35 ja kiinteä vaste (14; 16) pesän seinämään tai venttiilin runkoon, jotka vasteet (14, 15; 7, 16) sukuelimen kiertyessä pesässä poistoaukkoa (A3) peittävään asentoon rajoittavat sulkuelimen kiertymistä pesässä tulemalla kosketukseen toistensa kanssa, ja että säätöventtiiliä tarkasteltaessa kiertoakselin (10) suunnassa 5 muodostavat toisen virtaustien pesään yhdistämän poistoaukon (A3) keskipiste (13) ja kiertoakselin (10) välinen kuviteltu viiva sekä kiinteän vasteen (14; 16) ja kiertoakselin (10) välinen kuviteltu viiva noin 45° -135° kulman keskenään, jolloin sulkuelintä akselin välityksellä poistoaukkoa (A3) peittämään kiertävä vääntömomentti (M) tuottaa sulkuelintä kohti poistoaukkoa puristavan voiman 10 (F2), kun vasteet (14, 15; 7, 16) tulevat toistensa kanssa kosketukseen.
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen säätöventtiili, tunnettu siitä, että mainittu kulma on noin 70° -110°.
10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen säätöventtiili, tunnettu siitä, että liikkuva vaste (7) on järjestetty sukuelimestä ulkonevan akselin (6) sul- 15 kuelimen kanssa kosketukseen tulevaan päähän.
11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen säätöventtiili, tunnettu siitä, että liikkuva vaste (7) on järjestetty tilaan, joka on virtausyhteydessä pesään (4).
12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen säätöventtiili, 20 tunnettu siitä, että mainittu virtausyhteys venttiilipesässä (4, 4', 4") on toteutettu sulkuelimen (5, 5', 5", 5'") sisäosan läpi.
FI20065298A 2006-05-08 2006-05-08 Säätöventtiili FI121972B (fi)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20065298A FI121972B (fi) 2006-05-08 2006-05-08 Säätöventtiili
PCT/FI2007/050257 WO2007128880A1 (en) 2006-05-08 2007-05-08 Control valve
EP20070730744 EP2016316B1 (en) 2006-05-08 2007-05-08 Control valve
US12/298,329 US8146884B2 (en) 2006-05-08 2007-05-08 High pressure control valve that allows for multiple pressure drops
CN2007800166857A CN101438086B (zh) 2006-05-08 2007-05-08 控制阀

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20065298A FI121972B (fi) 2006-05-08 2006-05-08 Säätöventtiili
FI20065298 2006-05-08

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20065298A0 FI20065298A0 (fi) 2006-05-08
FI20065298A FI20065298A (fi) 2007-11-09
FI121972B true FI121972B (fi) 2011-06-30

Family

ID=36539999

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20065298A FI121972B (fi) 2006-05-08 2006-05-08 Säätöventtiili

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8146884B2 (fi)
EP (1) EP2016316B1 (fi)
CN (1) CN101438086B (fi)
FI (1) FI121972B (fi)
WO (1) WO2007128880A1 (fi)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101865300A (zh) * 2010-06-13 2010-10-20 无锡智能自控工程有限公司 旋转式球型调节阀
EP2864586A4 (en) * 2012-06-26 2016-03-09 Halliburton Energy Services Inc FLUID FLOW CONTROL USING CHANNELS
US8757204B1 (en) * 2013-11-22 2014-06-24 Drilling Technological Innovations, LLC Riser recoil valve
US8757205B1 (en) * 2013-11-22 2014-06-24 Drilling Technological Innovations, LLC Choke assembly tensioner system for a drilling rig
US11357966B2 (en) * 2015-04-23 2022-06-14 B. Braun Medical Inc. Compounding device, system, kit, software, and method
JP7463754B2 (ja) 2020-02-14 2024-04-09 住友ゴム工業株式会社 ラケット
US11846358B1 (en) * 2022-07-26 2023-12-19 Hanon Systems Low-profile proportional coolant valve

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US434094A (en) * 1890-08-12 Half to gtjstav a
US618051A (en) * 1899-01-24 Hose or pipe cleaning
US901621A (en) * 1907-11-05 1908-10-20 Lebbens Jones Stop-cock.
US896438A (en) * 1907-12-26 1908-08-18 Frank B Comins Pressure-regulating system.
FR390284A (fr) * 1908-05-15 1908-10-01 Henri Alfred Francois Blanchet Robinet à orifices étagés
US1384645A (en) * 1920-06-09 1921-07-12 Timothy J Sullivan House-service valve
GB248684A (en) * 1925-12-21 1926-03-11 Jens Jakob Lassen Improvements in or relating to valves
GB1534672A (en) * 1977-01-11 1978-12-06 Leung Wing Kwong Flow cut-off device for insertion in a gas duct
US4406442A (en) * 1980-01-22 1983-09-27 International Harvester Co. Rotary valve
NL8403062A (nl) 1984-10-09 1986-05-01 Theodorus Johannes Tolboom Afsluiter.
US5145150A (en) * 1990-08-15 1992-09-08 Robert T. Brooks Valve with metal-to-metal sealing means
CN2250458Y (zh) * 1995-07-27 1997-03-26 荣成市高压泵阀厂 一种平衡式多功能阀
CN2355175Y (zh) * 1998-04-26 1999-12-22 陈松岳 内通塞阀门
US20020079003A1 (en) * 2000-10-04 2002-06-27 Scampini Daniel Charles Straight through flow cage-type valve
RU2200265C1 (ru) * 2001-06-08 2003-03-10 Малина Петр Васильевич Клапан

Also Published As

Publication number Publication date
US8146884B2 (en) 2012-04-03
CN101438086A (zh) 2009-05-20
FI20065298A0 (fi) 2006-05-08
WO2007128880A1 (en) 2007-11-15
FI20065298A (fi) 2007-11-09
EP2016316B1 (en) 2014-07-16
US20090134351A1 (en) 2009-05-28
EP2016316A1 (en) 2009-01-21
CN101438086B (zh) 2011-08-03
WO2007128880A9 (en) 2008-10-02
EP2016316A4 (en) 2013-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI121972B (fi) Säätöventtiili
KR101094552B1 (ko) 3 방향 볼 밸브
US11592115B2 (en) Fluid valve
CN101243274B (zh) 具有槽板和球形球塞的阀组件及方法
US9903481B2 (en) Control valve
JP2686999B2 (ja) バルブ用密閉部材
CN100378385C (zh) 调节阀
EP3193050B1 (en) Valve, in particular heat exchanger valve
KR900014800A (ko) 유체방향 조정밸브
CN102597584A (zh) 半楔可验证关闭阀
US7111821B2 (en) Control valve, in particular plug valve with sealing system
CN101449091A (zh) 用于水阀的密封件
US6173940B1 (en) Valve ball configuration
US3494589A (en) Rotary valve with increased flow area
JP2005315348A (ja) 偏心形回転弁
JP4859037B2 (ja) 一方向バルブ及びドアチェック装置
KR101414140B1 (ko) 복수의 볼부재를 포함하는 볼밸브
EP2836749B1 (en) Valve
JP5611658B2 (ja) 多方切換弁
US7261276B1 (en) Flow regulator valve
US20180087685A1 (en) Cone valve
JP7573853B2 (ja) 三方弁、配管装置、及び、給水装置
CN217177481U (zh) 旋塞阀、机动车空调的冷媒控制装置、机动车空调和机动车
CN207364304U (zh) 笼阀
KR200303584Y1 (ko) 유체 조절용 볼밸브

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 121972

Country of ref document: FI

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: METSO FLOW CONTROL OY

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: NELES FINLAND OY

MM Patent lapsed