FI74335C

FI74335C - Rotary valve such as ball valves or taps.

Info

Publication number: FI74335C
Application number: FI832529A
Authority: FI
Inventors: Knud Anker Kristensen
Original assignee: Knud Anker Kristensen
Priority date: 1981-11-16
Filing date: 1983-07-12
Publication date: 1988-01-11
Also published as: FI832529A0; GB8318685D0; IT1195959B; NO158356C; DK147516C; BE895014A; GB2123120A; WO1983001822A1; DK147516B; JPS58501916A; FR2516627A1; SE439971B; NO832537L; FI74335B; EP0098268A1; IT8224263A0; NL8220412A; DE3249206T1; FR2516627B1; FI832529L

Description

1 743351 74335

Kiertotyyppinen venttiili, kuten kuulaventtiilit tai hanat -Ventil av vridtyp, säsom kulventiler eller kranarRotary type valve, such as ball valves or taps -Valve av vridtyp, säsom kulventiler eller kranar

Esillä oleva keksintö kohdistuu kiertotyyppisiin venttiileihin, kuten kuulaventtiileihin, hanoihin tai vastaaviin, joihin kuuluu ventti ilipesä, jossa on vähintään kaksi liitosaukkoa ia aukko venttiilikaraa varten kiertyvästi laakeroidun venttiilikappa-leen kiertämiseksi kiertoakselin ympäri suljettuun ia avattuun venttiiliasentoon, jolloin venttiilikappaleessa on vähintään yhdellä porausaukolla varustettu keskiosa, joka kappaletta kierrettäessä kiertoakselin ympäri peräkkäisessä järjestyksessä viedään venttiilipesän liitosaukon tiivistys-renkaan ohi.The present invention relates to rotary type valves, such as ball valves, taps or the like, comprising a valve housing with at least two connecting openings and an opening for a valve stem for rotating a rotatably mounted valve body with a bellows in a closed and open valve. each piece is rotated about the axis of rotation in successive passing the sealing ring of the valve body connection port.

Ominaista keksinnön mukaiselle venttiilille on se, että vent-tiilikappale suljetussa venttiiliasennossa painautuu tiivis-tysrengasta vastaan rengasmuotoista kosketusaluetta pitkin, joka on suuremman etäisyyden päässä venttiilikappaleen kiertoakselista tai keskiosasta kuin venttiilikappaleen ulkopinta keskiosa-alueen muissa kohdissa.A characteristic of the valve according to the invention is that the valve body in the closed valve position presses against the sealing ring along an annular contact area which is at a greater distance from the axis of rotation or the central part of the valve body than the outer surface of the valve body at other points in the central region.

Näin saadaan aikaan sellainen venttiili, joka avatussa vent-tiiliasennossa ei kehitä lainkaan tai suhteellisesti hyvin vähän kitkavastusta venttiiliä kierrettäessä sulkusuuntaan, koska venttiilikappaleen tartunta tiivistysrenkaan kanssa tapahtuu pienemmällä puristuspaineella kuin se, joka esiintyy venttiilin suljetussa asennossa. Näin saadaan aikaan venttiili, jolla on pidempi käyttöikä ennenkuin venttiilirenkaan vaihto on välttämätön, johtuen sekä tiivistysrenkaanseen kohdistuvasta pienemmästä paineesta venttiilin avatussa asennossa ja siitä, että venttiilikappaleen porausaukkojen reunat siirtyvät tiivistysrenkaan ohi oleellisesti pienemmällä paineella kuin se paine, jonka ventti ilikappale aikaansaa venttiilin suljetussa asennossa. Tiivistysrenkaaseen kohdis- 2 74335 tettu paine voi venttiilin rakenteesta johtuen olla venttiilin suljetussa asennossa oleellisesti korkeampi kuin tähän asti tunnetut puristuspaineet sellaisissa venttiileissä, joiden tavanomainen tiivistyspuristus on sellaista suuruusluokkaa, että venttiilin sulkemiseksi venttiilikaraan korkeintaan voidaan kohdistaa 75 Nm-vääntömomentti, kun taas keksinnön mukaisella venttiilillä voidaan päästä tiivistyspaineeseen, jossa venttiilikaraan kohdistuva vääntömomentti on suuruusluokkaa 350 Nm, toisinsanoen tiivistyspaine, joka on noin viisi kertaa suurempi kuin tähän asti kuulaventtiileillä saavutetut.This results in a valve which, in the open valve position, does not develop any or relatively little frictional resistance when the valve is rotated in the closed direction, since the engagement of the valve body with the sealing ring takes place at a lower compression pressure than in the closed position. This provides a valve with a longer service life before it is necessary to replace the valve ring, due both to the lower pressure on the sealing ring in the open position of the valve and to the edges of the valve body boreholes passing the sealing ring at substantially lower pressure than the valve. Due to the design of the valve, the pressure applied to the sealing ring can be substantially higher in the closed position of the valve than hitherto known compression pressures in valves whose conventional sealing pressure is of the order that the valve stem can be to reach a sealing pressure with a torque of the order of 350 Nm on the valve stem, in other words a sealing pressure which is about five times higher than that achieved so far with ball valves.

Jokainen keskiosa-alue, jolla on mainittu suurempi etäisyys ventti ilikappaleen keskikohdasta tai kääntöakselista, on edullisesti leveämpi kuin tiivistystenkään kosketuspinnan suurin halkaisija venttiilikappaleen kanssa. Näin varmistetaan se, että koko tiivistystenkään kosketusalueelle ventti ilikappaletta vastaan saadaan sama tiivistyspaine tai puristus edullisesti suljetussa asennossa.Each central region area having said greater distance from the center of the valve body or the axis of rotation is preferably wider than the largest diameter of the contact surface of the seals with the valve body. This ensures that the same sealing pressure or compression is obtained over the entire contact area of the seals against the valve body, preferably in the closed position.

Jos venttiili on hanamainen, jossa on sylinterimäinen tai kartionmuotoinen ventti ilikappale, on venttiilikappaleen keskiosa-alue, toisin sanoen se alue, joka venttiiliä kierrettäessä siirtyy tiivistystenkään kosketusalueen yli, edullisesti koottu pareittain vastakkain olevista, samanmuotoisista syliteri- tai kartiopintaosista, jolloin samanaikaisesti mainittujen vastakkaisten sylinteri- tai kartiopinta-alueiden ainakin yhdellä parilla on sama akseli ja suurempi etäisyys venttiilikappaleen kiertoakseliin kuin mainittujen sylinteri-tai kartiopintaosien muilla pareilla. Näin on siis eräs keksinnön edullinen sovellutusmuoto, käytettäväksi hanatyyp-pisissä täsmennetty.If the valve is tap-shaped with a cylindrical or conical valve body, the central area of the valve body, i.e. the area which, when the valve is rotated, also passes over the contact area of the seals, is preferably assembled in pairs of opposite cylindrical or conical surface parts of the same shape, or at least one pair of conical surface areas has the same axis and a greater distance to the axis of rotation of the valve body than the other pairs of said cylindrical or conical surface portions. Thus, a preferred embodiment of the invention, for use in tap-type types, is specified.

Kun venttiili on kuulaventtiili, on venttiilikappaleen keski- 3 74335 osa-alue edullisesti koottu pareittain vastakkain olevista kuulapintaosista, joilla on sama pintakaarevuus, samalla kuin mainittujen vastakkaisten kuulapintaosien ainakin yhdellä parilla on sama keskusta ja suurempi etäisyys kuulan keskikohdasta kuin kuulapintaosien muilla pareilla. Näin on siis täsmennetty eräs modifioidun kuulaventtiilin edullinen sovel-lutusmuoto sillä ainoastaan osa venttiilikappaleen keskiosasta on keskikohdallaan oltava venttiilin kiertoakselilla.When the valve is a ball valve, the central portion of the valve body is preferably assembled in pairs from opposite ball surface portions having the same surface curvature, while at least one pair of said opposite ball surface portions has the same center and greater distance from the ball center than other pairs of ball surface portions. Thus, a preferred embodiment of the modified ball valve has been specified, since only a part of the central part of the valve body has to be centered on the axis of rotation of the valve.

Kuula-, kartio- tai sylinteripintaosien porausaukottomalla parilla on edullisesti venttiilikappaleessa suurin etäisyys kuulan keskikohtaan ja ventti ilikappaleen akselille, jolloin samanaikaisesti jokaisella porausaukolla varustetulla pinta-osalla on pienempi etäisyys kuulan keskikohtaan tai venttiili-kappaleen akseliin. Näin varmistetaan se, että venttiilikap-paleen suurin kosketuspuristus tiivistysrenqasta vastaan venttiilipesässä aikaansaadaan tiivistysrenkaan ja poraus-aukottomien pintaosien välillä.The non-drilled pair of ball, conical or cylindrical surface portions preferably has a maximum distance in the valve body to the center of the ball and a valve to the axis of the body, with each borehole surface having a smaller distance to the ball center or valve body axis. This ensures that the maximum contact pressure of the valve body against the sealing ring in the valve housing is provided between the sealing ring and the bore-free surface parts.

Tiivistysrengas venttiilipesän jokaisen liitosaukon edessä venttiilikappaleen keskiosassa on edullisesti kiinnitetty venttiilipesään ja samalla venttiilikappale keskiosan aukoilla varustetulla alueella ei ole kosketuksessa tiivistysrenkaan kanssa. Tällä tavalla saadaan sovellutus aikaan, jossa ventti il ikappaleen porausaukkojen reijät eivät koskaan ole kosketuksessa tiivistysrenkaan kanssa joka pidentää sen käyttöikää, koska aukkojen kohdistama kulutus tiivistysrenkaaseen on estetty.The sealing ring in front of each connection opening of the valve housing in the central part of the valve body is preferably fixed to the valve housing and at the same time the valve body in the area provided with the openings in the central part is not in contact with the sealing ring. In this way, an application is obtained in which the holes of the boreholes of the valve body are never in contact with the sealing ring, which prolongs its service life, since the wear of the openings on the sealing ring is prevented.

Keksinnön mukaisisa sovellutuksia on yksityiskohtaisemmin selitetty seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joista kuva 1 esittää venttiilikappaletta konstruoituna keksinnön mukaisesti, 4 74335 kuva 2 esittää kuvan 1 mukaista kappaletta sivulta päin katsottuna, kuva 3 esittää kuvan 1 mukaista kappaletta edestä päin katsottuna, kuva 4 esittää modifioitua sovellutusta mutta katsottuna kuvan 3 esittämässä leikkauksessa pitkin viivaa I- If kuva 5 esittää kuvan 3 mukaista läpileikkausta pitkin viivaa II- II, kuva 6 esittää sovellutusta, jossa on tasomainen pinta porauksen kohdalla, ja kuva 7 esittää tiivistysrengasta.Embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows a valve body constructed in accordance with the invention, Figure 4 shows a side view of Figure 1, Figure 3 shows a front view of Figure 1, Figure 4 shows a modified embodiment but seen in the section along the line I-If shown in Fig. 3, Fig. 5 shows a section along the line II-II in Fig. 3, Fig. 6 shows an embodiment with a planar surface at the borehole, and Fig. 7 shows a sealing ring.

Oheenliitettyjen piirustusten kuvassa 1 on kuvattu keksinnön mukainen venttiilikappale 1, joka on kuulamainen. Venttiili-kappaleessa on reikä 2 jonka aukko on pallon pintaosalla 3, jolla on pienempi etäisyys pallon keskikohtaan kuin pallon sillä pinta-alueella 4, jossa aukkoja ei ole. Venttiilikappa-leen yläosassa on pinta 5, jonka keskellä on laatikkomainen koroke 6 joka on tarkoitus olla kosketuksessa ei esitettyyn venttiilipesän läpi kulkevan venttiilikaran kanssa, joka liitospäässään on varustettu korokkeen 6 mukaan muotoilulla syvennyksellä.Figure 1 of the accompanying drawings illustrates a valve body 1 according to the invention, which is spherical. The valve body has a hole 2 with an opening in the surface portion 3 of the ball, which has a smaller distance from the center of the ball than in the surface area 4 of the ball where there are no openings. The upper part of the valve body has a surface 5, in the middle of which there is a box-like platform 6 intended to be in contact with a valve stem passing through a valve housing, not shown, which is provided at its connecting end with a recess shaped according to the platform 6.

Kuvassa 2 esitetään sama ventti ilikappale sivulta päin katsottuna, jossa pintojen 3 ja 4 ylimenokohdat on pyöristetty. Tämä venttiili on yksitieventtiili, jossa on yksinkertainen poraus ventti ilikappaleessa, mutta keksintöä voidaan myöskin toteuttaa kaksitie- tai kolmetie-venttiilityypeissä sekä hana- että 5 74335 kuulaventtiileissä. Venttiilikappale 1 käännetään sen kierto-akselin 7 ympäri, ja kuulapinnan 4 keskipiste on venttiilikap-paleen keskikohdassa 8. Tässä tapauksessa kuulan keskipiste sijaitsee kiertoakselin 7 porauksen 2 ja akselin 9 leikkauspisteessä. Kuvassa 2 on esitetty venttiilikappaleen keskialue 10, eli se alue, joka venttiilikappaletta kierrettäessä siirtyy tiivistysrenkaan ohi venttiilipesässä. Esimerkki tiivistysren-kaista 12 on esitetty kuvassa 7, jossa tiivistysrenkaan kosketuspinta, tai vastepinta 14 venttiilikappaleen tiivistämiseksi sen lukitussa asennossa on esitetty vinoasennossa tiivistys-renkaan tasoon nähden. Tiivistysrenkaan 12 sisäpuolinen uloke 16 on venttiilin avatussa asennossa osoittautunut poistavan venttiilin aiheuttamaa melua venttiilikappaleen sellaisissa sovellutusmuodoissa, joissa pinta 3 myöskin saatetaan kosketukseen tiivistysrenkaan 12 kanssa, vaikkakin pienemmällä renkaan puristuspaineella.Figure 2 shows the same valve piece seen from the side, in which the transition points of surfaces 3 and 4 are rounded. This valve is a one-way valve with a simple drilling valve in the body, but the invention can also be implemented in two-way or three-way valve types in both tap and 5,74335 ball valves. The valve body 1 is pivoted about its axis of rotation 7, and the center of the ball surface 4 is at the center of the valve body 8. In this case, the center of the ball is located at the intersection of the bore 2 of the axis of rotation 7 and the shaft 9. Figure 2 shows the central region 10 of the valve body, i.e. the area which, when the valve body is rotated, passes past the sealing ring in the valve housing. An example of a sealing ring 12 is shown in Figure 7, in which the contact surface of the sealing ring, or the abutment surface 14 for sealing the valve body in its locked position, is shown in an oblique position with respect to the plane of the sealing ring. The inner projection 16 of the sealing ring 12 in the open position of the valve has been shown to eliminate noise caused by the valve in embodiments of the valve body in which the surface 3 is also brought into contact with the sealing ring 12, albeit at a lower ring compression pressure.

Kuva 3 esittää venttiilikappaletta 1 edestäpäin katsottuna keskiosa-alue 10 esitettynä.Figure 3 shows a front view of the valve body 1 in the middle part area 10.

Kuva 4 esittää kuvan 3 leikkausta pitkin viivaa I-I sovellu-tusmuodosta, jossa koroke 6 on korvattu syvennyksellä 18 vent-tiilikaran kytkemistä varten. Tässä on katkoviivoin osoitettu tavanomaisen kuulaventtiilin tavanomainen leikkausprofiili 20, jolloin helpommin selviää, mistä syystä keksinnön mukainen venttiilikappale 1 painaa venttiilipesän tiivistysrenqasta 12 pienemmällä paineella venttiilin avatussa asennossa kuin lukitussa asennossa.Fig. 4 shows a section along the line I-I in Fig. 3 of an embodiment in which the platform 6 has been replaced by a recess 18 for connecting a valve stem. Here, the conventional cutting profile 20 of a conventional ball valve is indicated by broken lines, whereby it is easier to find out why the valve body 1 according to the invention presses the valve housing sealing ring 12 at a lower pressure in the open position than in the locked position.

Kuva 5 esittää kuvan 3 leikkausta pitkin viivaa II-II, keskeltä venttiilikappaleen 1 keskialuetta 10."Viiva-piste"-viivalla 22 on osoitettu venttiilikappaleen 1 kuulapintaosien 4 muoto.Fig. 5 shows a section along the line II-II in Fig. 3, in the middle of the central region 10 of the valve body 1. The "line-point" line 22 indicates the shape of the ball surface portions 4 of the valve body 1.

6 743356 74335

Kuva 6 esittää venttiilikappaleen 1 sovellutusta, jossa pinta-osat 4 ovat kuulamaisia ja joiden ylimenokohdat tasomaiseen pintaan 26, ovat pyöristetyt ja johon pintaan venttiilikappaleen poraus 2 päättyy, ja jossa pinnan 5 vastakkainen pinta 24 myöskin on tasomainen. Pintojen 5 ja 24 välinen etäisyys vastaavat keskialueen 10 leveyttä. Näin saadaan venttiilipesä, jolla on pieni rakennekorkeus ja jossa on käytetty kaikkia keksinnön mukaisia etuja.Fig. 6 shows an embodiment of a valve body 1 in which the surface parts 4 are spherical and whose transition points to the planar surface 26 are rounded and on which surface the drilling of the valve body 2 ends, and in which the opposite surface 24 of the surface 5 is also planar. The distance between the surfaces 5 and 24 corresponds to the width of the central region 10. This gives a valve body with a low construction height and in which all the advantages according to the invention have been used.

Pyöristetyt ylimenokohdat pintaan 26 aiheuttaa tiivistystenkään 12 pienempää kulutusta kuin vastaavat porausten aukot venttiilikappaleessa.The rounded transition points on the surface 26 also cause less wear on the seals 12 than the corresponding bore openings in the valve body.

Mikäli venttiilikappaleessa 1 on useampi kuin vksi poraus, on sen keskiosassa 10 oltava vähintään 1 yksinkertainen poraukse-ton yläpintaosa, jolla on suurempi leveys, mitattuna pitkin venttiilikappaleen 1 ympärystää keskialueella 10 kuin tiivistystenkään 12 suurin halkaisija sen kosketusalueella 14 venttiilikappaleen 1 kanssa. Venttiilipesän liitosaukot, joita voidaan sulkea venttiilikappaleen 1 porauksettomalla yläpinta-osalla, sijaitsevat kaikki säteen suunnassa ulospäin keskialueelta 10, mutta venttiilipesä voi myöskin olla varustettu muilla liitäntäaukoilla, esimerkiksi vastapäätä venttiilipesän venttiilikaraa tarkoitettua aukkoa.If the valve body 1 has more than one bore, its central part 10 must have at least 1 simple bore-free top surface with a larger width, measured along the circumference of the valve body 1 in the central region 10 than the largest diameter of the seals 12 in its contact area 14 with the valve body 1. The valve housing connection openings, which can be closed by the non-drilled upper surface part of the valve body 1, are all located radially outwards from the central region 10, but the valve housing can also be provided with other connection openings, for example opposite the valve housing valve stem.

Claims

A rotary type valve, such as ball valves or taps, and of the type comprising a valve housing with At least two closure openings and an opening for a valve stem for rotating a rotatably stored valve member about a rotary shaft (7) to a closed and open valve position, respectively; wherein the valve member (1) has an equatorial area (10) provided with at least one bore (10) which is successively passed at the rotation axis (7) of the member (1) past a sealing ring (12) at one of the valve housing closure openings, characterized in that the valve member (1) in the closed valve position abuts against the sealing ring (12) along an annular contact area which is at a greater distance from the rotating axis (7) or center (8) of the valve member (1) than the surface (3) of the valve member (1). 26) at other places in the equatorial region (10).

Valve according to claim 1, characterized in that each equatorial area portion with the largest distance to the center (8) or pivot axis (7) of the valve element (1) is wider (30) than the largest diameter of the sealing ring (7) for the contact surface (12) of the ring (12). 14) with the valve member (1).

Valve according to claim 1 or 2, wherein the valve is of a crane type with cylindrical or conical valve element, characterized in that the equatorial area (10) of the valve element, i.e. the region passing through the rotation of the valve to the contact area of the sealing ring (12) is composed of pairs of opposing cylinder or cone parts of the same shape, and that at least one pair of said opposing cylinder or cone parts has a common axis (7) and a greater distance from the valve element ( 1) rotary shaft (7) than at least one other pair of said cylinder or cone parts of the same shape in pairs.