FI78772C - Ventil. - Google Patents

Description

1 78772

Venttiili

Keksinnön kohteena on venttiili, jonka muodostaa läpivir-tauskanavalla varustettu pesä; pesässä olevan aukon kautta pesän sisälle sijoitettu, läpivirtauskanavaan käännettävästi 5 tai kierrettävästi sovitettu, pyörähdyskappaleen tai pyörähdyskappaleen osan muotoinen sulkuelin; sulkuelimen ja pesän väliin sovitetut tiivistyselimet; pesän aukon painetiiviisti peittävä kansi; lukitus- ja tiivistyselimet kannen lukitsemiseksi ja tiivistämiseksi pesään; sekä tiivistyselimet sul-10 kuelimen kääntöakselin tiivistämiseksi, jolloin kansi on tuettu painevoimaa vastaan pesän aukon kehällä olevan, pesän sisäosaa kohti suuntautuvan vastepinnan avulla, ja lukittu pesään kannen ulkopuolelle sovitetulla rengasmaisella apu-kannella, joka on kiinnitetty irrotettavasti kanteen, ja 15 jolloin apukansi on varustettu tiivistyseliraillä apukannen ja pesän välillä sekä apukannen ja kannen välillä.

Tämän keksinnön tarkoituksena on valmistaa venttiili, joka voidaan helposti huoltaa ja korjata irrottamatta sitä putkistosta, käyttöesimerkkinä hitsatut putkilinjan venttii-20 lit. Nykytekniikassa käytetään yhä enemmän putkilinjoja, joissa linjan komponentit on hitsattu yhtenäiseksi, tiiviiksi putkilinjaksi. Menetelmän etuna on saada ulospäin tiivis putkisto, joka palavia tai muuten vaarallisia väliaineita siirrettäessä on tärkeä ominaisuus. Tavanomaisessa kiinni 25 hitsatussa venttiilissä on se haitta, että venttiilin huolto ja korjaus vaikeutuu. Venttiilien tiiviysvaatimukset ja väliaineen synnyttämä eroosio ja korroosio aiheuttavat kuitenkin venttiileille huolto- ja korjaustarpeita. Korjaukset tehdään yleensä vaihtamalla linjassa koko venttiili uuteen. 30 Uuden venttiilin hitsaus valmiiseen linjaan on hankala työvaihe, koska linjassa olleet vetojännitykset ovat voineet siirtää putkenpäitä pituussuunnassa. Sama ilmiö esiintyy kun laippaliitoksin varustettu putkilinjan venttiili irrotetaan putkesta.

35 Huolto- ja korjaustöiden nopeuttamiseksi on kehitetty nk.

"Top-Entry"-rakenne. Tässä mallissa ulospäin painetta pitävät osat ovat yksiosainen, asennus- ja huoltoaukolla varustettu venttiilin pesä ja tämän aukon sulkeva tiiviste-eli- 2 78772 min varustettu kansi, jonka läpi sulkuelimen kääntöakseli on johdettu sopivien tiivistyselimien avulla.

Eräs yleinen toteutusvaihtoehto on sellainen, että pesä kantaa yksin tai valtaosin putkiston veto- ja taivutusvoimat 5 ja kansi vain siihen kohdistuvan painevoiman. Esimerkkinä tämän tyyppisestä rakenteesta on saksalainen hakemusjulkaisu no 2 150 628. Tyypillistä rakenteelle on kannen lukitus pai-nevoimaa vastaan lukkorenkaalla ja kannen tiivistys pesään kannen ulkokehällä yhdellä tai useammalla o-renkaalla. Ratio kaisu on edullinen ja toimiva pienissä venttiileissä, mutta suurissa venttiileissä ja korkeissa paineissa pesän kyky vastustaa putkistovoimien aiheuttamia muodonmuutoksia heik-kenee merkittävästi. Tämän seurauksena venttiilin pesän aukko muuttuu soikeaksi ja muutos voi olla nk. pysyvä muodon-15 muutos. Venttiilin toiminnan ja huollon kannalta tilanne on huono, sillä alunperin kokoonpanossa sopiva pesän ja kannen välinen välys voi muuttua ahdistukseksi ja toisaalta pehmeän tiivisteen kannalta liian suureksi niin, että tiiviste saattaa työntyä ulos paineen vaikutuksesta. Huoltotöiden yhtey-20 dessä kannen tiivistyspinta vahingoittuu helposti, kun halkaisijaltaan liian suurta kantta asennetaan soikeaan pesään. Ratkaisu ei sovi myöskään korkeisiin lämpötiloihin tai kun venttiililtä vaaditaan nk. "Fire-safe"-ominaisuutta.

Toinen yleisesti käytetty rakennemuoto on ruuvikiinnitet-25 ty kansi, josta on esimerkkinä amerikkalainen patenttijulkaisu no 3 920 036. Tässä rakenteessa kannen kiinnitysruuvit kantavat kannen painevoiman ja mahdollisen tasotiivisteen vaatiman esikiristysvoiman. Rakenne ei ole niin herkkä aukon muodonmuutoksille, koska kansi kantaa kitkavoiman vaikutuk-30 sesta osan putkistovoimia ja pesän rakenne on tehtävä huomattavasti massiivisemmaksi aukon kohdalla, jotta tarvittavat kiinnitysruuvit voidaan kiinnittää pesään. Tässä rakenteessa kannen tiivistys tapahtuu joko kannen tasossa tai lieriömäisen olakkeen kehällä. Rakenteen haittapuolena on 35 sen kalleus. Pesään ja kanteen on lisättävä ruuvipiiriä varten rengasmainen ainelisä, jonka osuus kokonaispainossa on merkittävä. Kannen kiinnityskohdan siirtyessä etäämmälle ulkokehälle joudutaan lisäämällä kannen paksuutta kompensoi- 3 78772 maan taivutusmomentin lisäys. Taivutusmomentti syntyy kanteen vaikuttavasta painevoimasta. Kannen halkaisijan kasvaminen johtaa venttiilin rakennepituuden kasvuun ja sen seurauksena on vaikea täyttää venttiilien valmistusta ja kaup-5 paa ohjaavien normien venttiileille asettamia pituusvaati-muksia. Venttiilin kokoonpano on hidasta etenkin, jos kannen tiiviste on tasomainen. Tiiviin liitoksen aikaansaaminen edellyttää kansiruuvien huolellista ja järjestelmällistä kiristämistä vaiheittain ja työ on sitä hitaampaa mitä suu-10 remmat ruuvit ovat.

Tämän keksinnön mukaiselle venttiilille on tunnusomaista se, että apukansi on kiinnitetty irrotettavasti myös pesään. Keksinnön mukaisessa rakenteessa on voitu yhdistää kummankin aikaisemman tunnetun mallin hyvät puolet samalla, kun valta-15 osa tunnetuista haitoista on poistunut. Rakenteessa on mahdollista käyttää painetta pitävänä primäärikantena ulkohal-kaisijaltaan vain vähän sulkuelintä suurempaa kantta. Sulku-elimen asennuksen kannalta halkaisija on sopivimmin 2-30 mm suurempi kuin sulkuelimen ulkohalkaisija venttiilin koosta 20 riippuen. Primäärikansi lukitaan painetta vastaan edullisella tilaa säästävällä lukkorengaslukituksella. Kannen ja pesän välys voidaan sovittaa sellaiseksi, että mahdolliset muodonmuutokset eivät vaikeuta huoltoasennusta, koska välyksen muutos ei vaikuta tiivisteeseen. Kannen tiivistys teh-25 dään erillisellä tiivistyskannella, joka samanaikaisesti tiivistyy pesään ja primäärikanteen. Tiivistyskanteen vaikuttava painevoima jää vähäiseksi kapean rengasmaisen pai-nepinta-alan ansiosta ja mahdollistaa pienten ruuvien ja ta-sotiivisteiden samanaikaisen käytön. Tasotiivistelaatujen 30 valikoima on suuri ja rakenne soveltuu laajalle lämpötila-alueelle cryo-olosuhteista korkean lämpötilan olosuhteisiin vaihtamalla vain tiivisteiden laatua.

Keksintö ja sen yksityiskohdat käyvät lähemmin selville seuraavasta selityksestä ja oheisista piirustuksista, joissa 35 kuvio 1 esittää leikattuna osaa keksinnön mukaisesta kan nen tiivistysasennelmasta, kuvio 2 esittää suuremmassa mittakaavassa yksityiskohtaa toisesta keksinnön sovellutuksesta ja 4 78772 kuvio 3 esittää samoin yksityiskohtaa kolmannesta sovellutuksesta.

Kuvioissa 1 esitettyyn keksinnön mukaiseen ventiiliin kuuluu pesä 1, joka on varustettu läpivirtauskanavalla 2.

5 Läpivirtauskanavan poikkileikkauksen muoto vaihtelee riippuen sulkuelimen muodosta. Kuviossa on kuvattu venttiiliä, jossa on pallomainen sulkuelin 3, jolloin virtauskanava 2 on sopivimmin pyöreä. Pesän 1 virtauskanavaan, kanavaan nähden kohtisuoraan tasoon koneistettuun porrasmaiseen upotukseen 4 10 on sovitettu venttiilin sulkuasennossa läpivirtauksen tiiviisti sulkeva sulkutiiviste 5, joka on tiivistetty pesään tiivisteellä 6.

Pesän 1 yläsivulla olevaan asennus-/tai huoltoaukkoon 7 on sijoitettu aukon sulkeva primäärikansi 8, joka on lukittu 15 painetta kantavaksi aukkoon 7 koneistettuun uraan 9, kannen 8 suuntaiseen tasoon sovitetun moniosaisen lukkorenkaan 10 avulla. Aukon 7 alueelle kohdistuva painekuorma siirtyy pääosin kanteen 8 tehdyn olakkeen 11 kautta lukkorenkaan 10 alapintaan 12 ja edelleen lukkorenkaan 10 urassa 9 olevan 20 yläpinnan 13 kautta pesään 1.

Laskennallisesti on vaikea tarkasti määritellä lukkorenkaan kautta siirtyvän kuorman osuutta kokonaiskuormasta, koska aukon 7 lopulliseen tiivistämiseen käytetyn tiivistys-kannen 14 pesässä olevat kiinnitysruuvit 19 kantavat pienen 25 osan kuormaa. Suuren kuormituksen johdosta lukkorengas 10 on tehtävä jäykäksi ja tästä puolestaan seuraa, että lukkorengas on moniosainen, muuten sitä ei voi sijoittaa uraan 9. Lukkorengas on katkaistu useaan osaan siten, että osien yhteenlaskettu pituus on pienempi kuin ehjän renkaan koko 30 kehäpituus. Väljyys mahdollistaa renkaan viimeisen palan työntämisen paikoilleen. Kannen olake 11 puolestaan on niin leveä, että lukkorenkaan osa mahtuu kannen olakkeen 11 päälle aukossa 7 ennen kuin lukkorengasosa on sijoitettu uraan 9. Lukkorenkaan pysyminen urassa on varmistettu tiivistys-35 kanteen 14 sijoitetun, tiivistyskannesta alaspäin ulkonevan lieriömäisen nokan 15 avulla. Nokan ulkohalkaisija sopii lukkorenkaan pienimmän pyörähdyspinnan sisään sopivalla välyksellä ja estää lukkorenkaan osien poispääsyn urasta.

5 78772

Nokan sisähalkaisija tukeutuu kannen olakkeeseen 11 kuuluvaan lieriöosaan 16.

Tiivistyskansi 14 sulkee väliaineen pääsyn pesän ja kannen välistä muodostamalla ehjän tiivistyspiirin pesän ja 5 tiivistyskannen välille tiivisteellä 17 ja primäärikannen ja tiivistyskannen välille tiivisteellä 18. Tiivisteet 17 ja 18 voivat olla elastisia muotoprofiileita, esim. o-renkaita tai tasonomaisia tiivisteitä, esim. grafiitti-tasotiivistei-tä. Tiivistyskansi lukitaan pesään ruuveilla 19 ja primääri-10 kanteen ruuveilla 20. Ruuvien kuorma syntyy rengasmaisesta painepinta-alasta, jonka sisähalkaisija on noin tiivisteen 18 keskihalkaisija ja ulkohalkaisija on noin tiivisteen 17 keskihalkaisija sekä tiivisteiden vaatimasta mahdollisesta esikiristysvoimasta. Sulkuelimen 3 kääntöakseli 21 on joh-15 dettu kannen 8 läpi ja tiivistetty tiivistyselimillä 22.

Keksintö ei rajoitu vain edellä esitettyyn vaihtoehtoon, vaan se voi vaihdella eri tavoin patenttivaatimusten puitteissa. Esimerkiksi ympyränmuotoisten kannen ja aukon sekä lukkorenkaan asemesta voidaan käyttää kantta ja aukkoa, 20 joiden säde ei ole vakio koko kehällä. Tällöin kantta paikoilleen asennettaessa sitä kierretään lopuksi, jolloin suuremman säteen omaavat kannen osat joutuvat pienemmän säteen omaavan aukon kohdan sisäpuolelle. Tämä nk. bajonetti-kiin-nitys mahdollistaa rakenteen, jossa tiivistyskansi 14 ja 25 ruuvit 19, 20 ovat kooltaan edullisimpia. Tämä suoritusmuoto on kuvattu kuviossa 2. Primäärikannessa 8 on kehällään sä-teittäisiä ulokkeita 23, jotka sopivat huoltoaukon 7 kehällä oleviin vastaaviin loviin. Huoltoaukon 7 lovien väliin jää sisäänpäin suuntautuvia säteittäisiä ulokkeita 24. Kun kansi 30 on kierretty paikoilleen, kannen ulokkeiden 23 yläpinta nojaa aukon ulokkeiden 24 alapintaan ja kansi lukittuu näin.

Toinen kuviossa 1 esitetystä sovellutuksesta eroava suoritusmuoto on kuvattu kuviossa 3. Tässä rakenteessa tiiviste 18 on sijoitettu vasten kannen 8 olaketta 11. Tämä sijoitus 35 pienentää tiivistekannen 14 paineenalaista pinta-alaa ja pienentää kannen 14 ja ruuvien 19, 20 muodostamaa rakenneko-konaisuutta. Kannen 14 rengasmainen uloke 15, joka pitää lukkorenkaan 10 urassaan, jatkuu alaspäin kannen 8 olakkee- 6 78772 seen 11 asti.

Sulkuelin voi olla paitsi pallomainen, myös esim. pallon segmentin tai lieriön muotoinen.

Claims (3)

7 78772

1. Venttiili, jonka muodostaa läpivirtauskanavalla (2) varustettu pesä (1); pesässä olevan aukon (7) kautta pesän sisälle sijoitettu, läpivirtauskanavaan käännettävästi tai 5 kierrettävästi sovitettu, pyörähdyskappaleen tai pyörähdyskappaleen osan muotoinen sulkuelin (3); sulkuelimen (3) ja pesän (1) väliin sovitetut tiivistyselimet (5, 6); pesän aukon (7) painetiiviisti peittävä kansi (8); lukitus- ja tiivistyselimet (9, 10, 14 tai 23, 24, 14) kannen (8) lukitse-10 miseksi ja tiivistämiseksi pesään (1); sekä tiivistyselimet (22) sulkuelimen kääntöakselin (21) tiivistämiseksi, jolloin kansi (8) on tuettu painevoimaa vastaan pesän aukon (7) kehällä olevan, pesän sisäosaa kohti suuntautuvan vastepinnan (12) avulla ja lukittu pesään (1) kannen ulkopuolelle sovi-15 tetulla rengasmaisella apukannella (14), joka on kiinnitetty irrotettavasti kanteen (8), ja jolloin apukansi (14) on varustettu tiivistyselimillä (17, 18) apukannen (14) ja pesän (1) välillä sekä apukannen (14) ja kannen (8) välillä, tunnettu siitä, että apukansi (14) on kiinnitetty 20 irrotettavasti myös pesään (1).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että apukannen (14) tiivistyselimien (17, 18) tiivistävät pinnat ovat yhdessä tai kahdessa kannen suuntaisessa tasossa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen venttiili, tun nettu siitä, että kannen (8) kehällä on ulokkeita (23), jotka kannen ollessa lukittuna paikoilleen nojaavat aukon (7) kehällä oleviin ulokkeisiin (24).