FI58967C - Vridspjaellventil - Google Patents

Description

raSFH [B] (11) KU ULUTUSJ U LKAISU

U UTLÄOGNI NOSSKRIFT ί) O V O f ¢2¾¾ C (4S\ ^ter.ttl ayönnetty II 05 1901 *4tV^ ' ' Patent oeddelat ^ ^ (51) Kv.llt.3/lnt.CI.3 P 16 K 1/20 SUOMI —FINLAND (21) P*t«,tUh*k.mo»-Pi*.nt*»öknlnf llie/71* (22) Hakwniipilvi — AiwOknlngtdtf ll.OU.7t

(23) ΑΙΙαιρβΜ—GUtlghttarftg 11. OU. 7U

(41) Tullut hilklMksI — BIMt offantllg 13 · 10.7U

Patentti- ia rekisterihallitus .... .....-.. . , . .....

_ * . (44) Nlhttvllulpunoi» I» kuuljulkslem pvm.— Ql

Patent· och reglsterstyrelsen ' AraMcut utlagd och utUkriftm* pubikerad 30.01. Ö1 (32)(33)(31) PyySutcy «tuoikuut—B«gird priorltat 12.0U.73

Hollanti-Holland(NL) 7305162 (71) B.V. Mrehinefabriek en IJzergieterij Ho11and-Ber gen op Zoom,

Bergen op Zoom, Hollanti-Holland(NL)

Saab-Scania AB, 58I 88 Linköping, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Christiaan Jacobs, Bergen op Zoom, Hollanti-Holland(NL) (7U) Leit zinger Oy (5U) Kääntöläppäventtiili - Vridspjällventil

Esillä oleva keksintö tarkoittaa sen laatuista kääntöläppäventtiiliä, joka on esitetty jäljempänä seuraavan patenttivaatimuksen johdannossa. Venttiili-istukat kartiomaisesti muodostettuine tiivistyspintoineen ovat saavuttaneet laajan käytön armatuurialalla, ja niitä käytetään paitsi nk. istukkaventtiileissä, joissa venttiilikartiota siirretään viivasuoraan kulmassa istukan tasoa vastaan, myös kuristus- eli läppä-venttiileissä, joissa asettaminen tapahtuu siten, että liikkuva venttiilin runko tai läppä suorittaa kääntöliikkeen istukan suhteen. Riippumatta sovellutuksesta ja rakenteellisesta muodostuksesta ovat tällaiset kartiomaiset istukkapinnat näihin saakka olleet muodostetut vaippapinnaksi suoralle, ympyrän muotoiselle kartiolle ja syynä siihen, että tämä geometrinen päämuoto on ollut ainoa esiintyvä myös läppäventtiileissä on se, että sellainen pinta, joka kuuluu pyörintä-kuvioon on helppo valmistaa ja jäljentää tarkasti tavanomaisilla työ-kalukoneilla.

Näihin asti tunnetuissa sen laatuisissa kääntöläppäventtiileissä, joita esillä oleva keksintö tarkoittaa ja joista rakenne, joka on esitetty saksalaisessa patenttijulkaisussa 1,198.630, on tyyppiesimerkki, aiheuttaa tämä geometrinen muoto kuitenkin tiettyjä epäkohtia, jotka ovat ylipääsemättömiä,koska ne perustuvat yksinomaan siihen kaltevuu- 58967 teen, joka tässä on annettu kartioakselille istukan tason suhteen, jotta saavutettaisiin asteettain kasvava tiivistyspaine sulkemisen aikana ja jolle järjestelylle ei ole olemassa mitään vaihtoehtoa. Istukan aukon reunat, ts. leikkaukset kartiopinnan ja vastaavan istukan tason välillä samoinkuin näiden kanssa yhdensuuntaisesti kulkeva käyrä viiva, jossa tiivistävä kosketus läpäin ja istukan välillä ajatellaan tapahtuvaksi, ei siis tunnetuissa läppäventtiileissä voi olla ympyrän muotoinen vaan muodostaa elliptisiä leikkauksia terävässä kulmassa kartion pohjaa vastaan, mikä merkitsee, että istukan pintaa työstettäessä sorvissa tai vastaavassa työkalukoneessa saadaan sorvausviivoja, jotka kulkevat viistoon yli tiivistyspinnan ja jotka jokaisella kierroksella kulkevat siitä sisään ja ulos, jolloin sorvinterä "puree" materiaaliin ja vastaavasti päästä irti. Tämä on haitallista ei ainoastaan työstö-teknilliseltä kannalta katsoen, vaan työstö vaatii myös pitemmän ajan ja tulee kustannuksiltaan kalliimmaksi sen johdosta, että syöttöno-peutta täytyy rajoittaa ja työstömatka tulee pitemmäksi johtuen istukan vinosta asennosta pyörimisakselin suhteen.

Analogisesti pätee läpän suhteen, että sen kehä ei voi olla ympyrämäinen vaan täytyy sille antaa elliptinen muoto. Selvää on, että läpän valmistus vaikeutuu ja tulee kalliimmaksi niiden probleemojen johdosta, jotka aiheutuvat sorvaukselle geometrisesta muodosta sikäli kun sellaista työstömenetelmää yleensä voidaan soveltaa.

Sitä paitsi on se geometrinen muoto, jota on sovellettu tunnettuihin kääntöläppäventtiileihin aiheuttanut probleemoja, jotka koskevat venttiilin tiivistyskykyä. Johtuen edellä mainituista olosuhteista, joissa leikkaava työkalu toimii työstettäessä tiivistyspintaa, muodostavat sorvausviivat siihen, silloinkin kun läppä on asetettu istukkaa vastaan, joukon pieniä avoimia kanavia, jotka sisääntulopuolelta kulkevat läpän tii/istyselimen alapuolella poistopuolelle ja aiheuttavat v uotoa venttiilissä. Tämän välttämiseksi tulee istukkapinnalle antaa täysin toinen pintahienous kuin mitä sillä tarvitsisi olla, jos sorvausraudat voitaisiin leikata samansuuntaisesti istukan tison kanssa ja ne siten saisivat lähinnä suljetun tai hyvin pitkän ja yhtenäisen, spiraalin muotoisen radan.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan kääntöläppäventtiili, jossa ne edut, jotka saavutetaan kartiomaiseksi tehdyllä istukkapinnalla, on otettu huomioon mutta jolla ei ole samoja epäkohtia kuin mitkä ovat tunnusomaisia tunnetuille kääntöläppäventtiileille.

3 58967

Keksinnön eräänä toisena tarkoituksena on saada aikaan parannettu kääntöläppäventtiili, jonka läppä suljetussa asennossa voi aiheuttaa jatkuvasti kasvavan tiivistyspintapaineen istukkaa vastaan ja jonka istukka käsittää kartiomaisen tiivistyspinnan, joka muodostaa ympyrän muotoisesti kaartuvat leikkausviivat istukan tason ja jokaisen sen kanssa samansuuntaisen tason kanssa, ja joka siten tekee mahdolliseksi myös läpän kehän ympyrän muotoisen muodostuksen.

Vielä eräs päämäärä, joka on keksinnön tarkoituksena, on saada aikaan kääntöläppäventtiili, jota voidaan käyttää tiivistävänä sulkuventtii-linä ja jossa venttiilipesän istukkapinta ja läpän kehä ovat siten muodostetut, että se käyrä viiva, jota pitkin läppä nojaa istukkaa vasten ja jossa tiivistyksen edellytetään tapahtuvan läppää asetettaessa, saa .ympyrämäisen muodon, joka voidaan saada aikaan sorvaamalla tai sen kaltaisella koneellisella työstöllä, jossa leikkaava työkalu muodostaa leikkauksia, jtoka ovat pääasiallisesti samansuuntaisia mainitun käyrän viivan kanssa, ja jolle venttiilille tämän ansiosta varmistetaan suuri tiivistyskyky silloinkin, jos istukkapinnalle annetaan ainoastaan kohtuullinen pintahienousaste.

Nämä tarkoitukset saavutetaan siten, että kääntöläppäventtilil-le keksinnön mukaan annetaan patenttivaatimuksessa esitetyt tunnusmerkit .

Keksintöä selostetaan lähemmin seuraavassa viittaamalla oheiseen piirustukseen, joka esittää kääntöläppäventtiiliä eräänä keksinnön mukaisena suoritusmuotona ja jossa:

Kuvio 1 on pituusleikkaus esittäen venttiilipesää ja siinä kääntyvää läppää venttiilin avoimessa asennossa, jolloin katkoviivoin ja pistekatkoviivoin on esitetty kolme eri läpän asentoa venttiilin ollessa suljettu.

Kuviot 2-4 esittävät läpän samoja sulkuasentoja, jokainen nähtynä poikkileikkauksessa pitkin läpän tasoa.

Se keksinnön mukaisen venttiilin suoritusmuoto, joka on kaaviollisesti havainnollistettu kuviossa 1, käsittää venttiilipesän 1, joka on pääasiallisesti putken muotoinen, niin että sen sisäosa muodostaa suoran virtauskanavan, jonka symmetriaviiva 6 periaatteessa muodostaa venttiilin läpimenevän akselin ja jonka virtaussuunta on tarkoitettu kul- " 58967 kemaan oikealta kuviossa, kuten nuolet osoittavat. Pesään on sovitettu istukka, joka kulkee renkaan muotoisesti ympäri kanavaa ja jota akselin suunnassa rajoittaa kaksi yhdensuuntaista tasoa, jotka leikkaavat läpimenevän akselin 6, sopivimmin suorassa kulmassa. Näiden tasojen välissä sijaitsee venttiili-istukan tiivistyspinta 2.

Kahteen toisiaan vastapäätä sijaitsevaan kohtaan pesän seinämässä istukasta alavirtaan on sovitettu kaksi akselitappia 8, joiJen akseli-viivat ovat samankeskiset ja ulottuvat yhdensuuntaisesti istukan tason kanssa asentoon, joka voi olla jonkin verran epäkeskeinen läpimeno-akselin 6 suhteen tai on tällä sijaitseva. Kumpikin akselitappi muodostaa laakerin parille venttiilin läpän takasivuun yhdistettyjä korvak-keita, jotka ovat sovitetut johdepintojen väliin venttiilipesässä niin, että läppä akselitappien 8 ympäri kierrettäessä suorittaa puhtaan kiertoliikkeen. Avoimesta asennostaan, joka kuviossa 1 on esitetty ehjin viivoin, on läppä esittämättä jätetyn käyttövälineen avulla voitava kiertää myötäpäivään suunnilleen 1/4 kierrosta, kunnes venttiili sulkeutuu, jolloin läpän on koko kehällään nojattava tiivis-tävästi istukkapintaa 2 vastaan. Läppä 7, joka kestävyyssyistä käytännössä tehdään paksuseinäisen levyn muotoisesti, on tavanomaiseen tapaan varustettu kehän suuntaisesti sijaitsevalla tiivistyselimellä 9. Tämän voi muodostaa joustavaa materiaalia, kuten kumia tai sen kaltaista, oleva suljettu rengas, joka on kiinnitetty läppäkappaleen reunaan ja ulottuu säteen suunnassa siitä ulospäin. Varsinkin, kun kyseessä ovat suuremmat väliainepaineet tai kun tiivistyselin muista syistä joutuu kovalle rasitukselle alttiiksi, on suotavampaa, että rengas tunnetuun tapaan kiinnitetään pitkin läpän kehää kulkevaan uraan, josta tiivistyselin ulkonee säteen suuntaisesti ainoastaan pienen matkaa, kun taas renkaan sivujen pääosaa tukevat uraseinämät. Tiivistys-elin tulee täten estetyksi tunkeutumasta ulos läppälevyn poikkisuun-nassa ja se joustava muodonmuutos, joka esiintyy elimessä seurauksena läpän asettumisesta istukkaa vastaan, tapahtuu tällöin oleellisesti säteen suunnassa.

Kuten ennestään tunnettua, on istukkapinnalle 2 annettu vinon katkaistun kartion muoto, jonka geometrian venttiilin symmetriatasossa, ts. kuvion 1 leikkaustasossa, määräävät molemmat emäviivat 3 ja 4, jotka leikkaavat toisensa kartion kärjessä 5. Tämä on sijoitettava ylävirtaan venttiilin istukan suhteen ja läpimenoakselin 6 jatkeen sivuun, jolloin kärki on siirrettävä samaan suuntaan akselin suhteen kuin 58967 mitä läppää käännetään, kun se suljetaan. Eräs sopiva kartion kärjen 5 asento on se, joka on esitetty kuviossa, jossa emäviiva 3 muodostaa normaalin istukan tasoa vastaan ja niin muodoin seuraa pesän 1 seinämän sisäsivua.

Keksinnön mukaan on istukkapinnan 2 muodostavalla kartiolla muoto, jonka geometrisesta määrää ympyrä johtoviivana ja yksi kartion kärjen asento - ei suoraan tämän johtoviivan yläpuolella - vaan sivussa ympyrän keskipisteestä. Johtoviivan langetessa yhteen sen tason kanssa, joka suoritusesimerkissä rajoittaa istukkakehää sen alavirtaussivulla saadaan tällä geometrisella muodolla ympyrän muotoisia, keskenään saman suuntaisesti siirtyneitä leikkauksia kumpaankin istukan rajoittavaan tasoon, kuten myös jokaiseen johtoviivan kanssa yhdensuuntaiseen tasoon.

Kartiopinta ei siis muodosta - kuten on laita aikaisemmin tunnetuissa venttiileissä, joissa läppä on muodostettu asetettavaksi - mitään rotaatiosymmetristä kuviota, mutta se on kuitenkin työstettävissä koneellisesti menetelmässä, jossa työkappale ja leikkaava työkalu suorittavat pyörivää suhteellista liikettä ja jossa jatkuvasti siirretään työkappaleen pyörintäkeskusta niin, että tätä ohjataan kartion kärkeä kohti. Menetelmä antaa tulokseksi samoinkuin tavanomaisessa sorvauksessa täysin hyväksyttävän pintahienouden tiivistyspinnalle ja vastakohtana aikaisemmin tunnetulle symmetriselle kartiomuodolle, jossa kartioakseli muodostaa sorvauskeskiön ja istukan reunat niin muodoin muodostavat viistoja elliptisiä leikkauksia, työstää tässä työväline kartiopintaa pitkin rataa, joka on lähinnä saman suuntainen istukan tason kanssa. Työväline sijaitsee siis koko syöttöliikkeen aikana jatkuvassa otteessa työkappaleen kanssa ja leikatut urat tai viivat, jotka esiintyvät valmiissa istukan pinnassa tulevat toisin sanoen kuulumaan yhteen ja samaan katkeamattomaan spiraaliviivaan, kun taas sorvin terän tunnetussa tapauksessa täytyy leikata jaksottain ja antaa tulokseksi suuren määrän lyhyitä sorvausraitoja, jotka vinosti leik-kaavat istukan pintaa ja jotka - ellei niitä hiota pois - aiheuttavat tiivistysprobleemoja.

Vinokulmainen, ympyrän muotoinen kartiomuoto, joka on tunnusomaista venttiili-istukan tiivistyspinnalle on edullinen myös läpän muodostuksessa. Koska istukkapinnalla on ympyrän muotoisesti käyrä leikkaus myös siinä tasossa istukka-aukon sisällä, jossa tiivistävä kosketus läpän ja pesän välillä edellytetään tapahtuvaksi, tulee ilmeisesti 6 58967 myös läpän kehällä olla ympyrämäinen pyöreä muoto. Tämä yksinkertaistaa suuressa määrin läpän valmistusta sekä siinä tapauksessa että tiivistyselin 9 ja läppälevy 7 tehdään eri osina, koska joka tapauksessahan viimeksi mainittu osa vaatii työstöä, että siinä tapauksessa, että läppä valmistetaan yhtenä ainoana yhtenäisenä kappaleena, jonka ulkoläpimitta alistetaan tarkistuksen alaiseksi hiomalla tai muulla tavalla, jotta saataisiin istukan läpimittaa vastaava mitta sekä sileä pinta.

Oiivistystehtävää varten, jota piirustuksessa haviannollistavat kuviot 2 - 4 ja sitä vastaavia läpän asentoja 10 - 12 kuviossa 1 on edellä selostetussa tiivistyskonstruktiossa otettava huomioon, mitä jäljempänä mainitaan. Kun läppä 7 sulkemisliikkeen lopussa joutuu kokonaan sijaitsemaan niiden molempien tasojen välissä, jotka tulopuolella ja menopuolella rajoittavat istukkarengasta, joutuu läpän kehä myös ylä- ja alaosillaan kosketukseen tiivistyspinnan 2 kanssa ja saavuttaa heti sen asennon, joka on merkitty viittausnumerolla 10. Tällöin on läpän tiivistävä elin 9, kuten on esitetty kuviossa 2, vähän deformoitunut ylemmistä ja alemmista osistaan (halkaisijan suunnassa symmetriatasossa 15 - 15 sijaitsevissa pisteissä), kun taas deformaatio läpän keskustan kautta kulkevassa vaakatasossa 13 - 14 on kuten nähdään huomattavasti suurempi ja määräytynyt mittaerosta elimen 9 alun perin ympyrän muotoisen reunan, joka on esitetty ehjin viivoin kuvioissa 2- 4, ja kohdan 13, 14 käsittävän istukan läpi otetun leikkauksen välillä.

Sulkemisliikkeen jatkuessa muuttuu elliptisesti deformoitunut läpän ääriviiva ympyrän muotoiseksi, kuten pistekatkoviivalla 11 kuviossa 3 on esitetty jolloin läppä sijaitsee ihanteellisessa tiivistävässä asennossaan, joka on esitetty viittausnumerolla 11 kuviossa 1. Kosketus tapahtuu nyt tasossa, joka on samansuuntainen kartiomaisen pinnan 2 pohjan kanssa ja läpän deformaatio Md",mitattuna säteen suunnassa, on niin muodoin tasainen pitkin koko läpän kehää.

Jos johtuen välyksestä läpän laakeroinnissa 8 tai tiivistyselimen 9 kulumisesta, ei saada riittävän korkeaa tiivistyspintapainetta läpän ihanteellisessa sulkuasennossa, voidaan tarvita venttiilin lisäaset-tamista. Tällöin kasvaa joustava deformaatio ja sen mukana pintapaine istukkapintaa vastaan, etenkin ylhäällä ja alhaalla (15 ja 16 kuviossa 4) ja läpän muoto tulee sen vuoksi lopullisessa tilassa 12 jälleen elliptiseksi, kuitenkin ison akselin ollessa kääntynyt 90°

Claims (1)

1. 7 58967 leikkaustasossa verrattuna lähtöasentoon 10. Läpän ulkohalkaisija on valittava siten kartion mittojen suhteen kummassakin rajoittavassa istukan tasossa, että läppä tarttuu istukkaan sopivan suuressa kiilakulmassa, sopivimmin yhtä suuressa kulmassa kehän kummallakin puolella, ja että tyydyttävä asetus saadaan jo viittausnumerolla 11 merkityssä asennossa. Se ylimääräinen puristusvaikutus, joka tarvitaan asennon 12 saavuttamiseksi, voidaan tällein katsoa takeeksi virheettömästä tiivistystoiminnasta myös pitkäaikaisen käytön jälkeen sekä siitä, että läppää ei voida kiertää liian kauas eikä venttiili tarkoituksettomasti avaudu. Patenttivaatimus Kääntöläppäventtiili, joka käsittää venttiilipesän (1), joka muodostaa kanavan suorine läpimenoakseleineen (6) ja jossa on venttiili-istukka sovitettuna renkaan muotoisesti kanavan ympäri ja varustettuna sisäänpäin suunnatulla tiivis-tyspinnalla (2), joka sijaitsee kahden keskenään saman suuntaisen tason välissä, jotka kulkevat kulmassa läpimenoakselin suhteen, ja läpän (7), joka on kääntyvästi laakeroitu ventiilipesään akseliviivan (8) ympäri, joka kulkee saman suuntaisesti istukkarenkaan kanssa välimatkan päässä siitä ja jossa on läpän kehän ympärille sovitettu joustavasti tiivistävä elin (9), joka on järjestetty läppää käännettäessä avoimesta asennosta suljettuun asentoon joutumaan tiivistävään kosketukseen istukan tiivistyspintaa vastaan, ollen tällä tiivis-tyspinnalla katkaistun kartion muoto, jonka kärki (5) sijaitsee läpimenoakselin (b) sivulla tasossa (15-16), joka kulkee kohtisuoraan akseliviivaa (8) vastaan ja kartion pohjan keskipisteen kautta, ja siirtyneenä läpimenoakselista samaan pyörimissuuntaan kuin läpän kääntymissuunta akseliviivan ympäri kun venttiili suljetaan, tunnettu siitä, että istukan tiivistyspinta (2) on työstetty rotaatioasymmetriseen kartiomuotoon, jonka geometrisesti määrää vino ympyrä-kartio (3, 4, 5), jonka ympyränmuotoinen pohja lankeaa yhteen lähinnä akseli-viivaa (8) sijaitsevan istukkatason kanssa, minkä lisäksi läpän tiivistävä elin (9) on ympyrärenkaan muotoinen, jonka ulkohalkaisija sijoittuu kartion pohjan halkaisijan ja kauimpana akseliviivasta (8) sijaitsevan istukkatason kartiohalkaisijan välille.