NO121984B

NO121984B -

Info

Publication number: NO121984B
Application number: NO374168A
Authority: NO
Inventors: N Mokveld
Original assignee: Mokveld Nv Maschf
Priority date: 1967-09-25
Filing date: 1968-09-23
Publication date: 1971-05-03
Also published as: DE1775748C3; DE1775748B2; SE346844B; SU458995A3; DE1775748A1; BE721022A; NL138981B; ES358850A1; GB1212616A; CH481329A; NL6812914A

Description

Ventil. Valve.

Foreliggende oppfinnelse angår en ventil omfattende The present invention relates to a valve comprising:

et hus med en stromningskanal gjennom samme og et ventillegeme aksialt bevegelig i forhold til hverandre. Ventiler av denne art er velkjente. Det er imidlertid ytterst vanskelig S konstruere og fremstille slike ventiler på en slik måte at en virkelig effektiv tet- a housing with a flow channel through the same and a valve body axially movable in relation to each other. Valves of this nature are well known. However, it is extremely difficult to construct and manufacture such valves in such a way that a truly effective seal

ning kan oppnås og at de virksomme krefter forblir små, hvilke problemer tiltar med meget hoye trykkforhold og differensialtrykk. ning can be achieved and that the effective forces remain small, which problems increase with very high pressure ratios and differential pressures.

Det er et velkjent prinsipp å konstruere en ventil i form av en trykkavlastet ventil som stenger eller tillater strommen av et fluidum ved hjelp av et trykkutjevnet tetningsstempel. Trykkutjevningen oppnås på en vel kjent måte ved at trykket virker på to motsatte like områder av tetningsstemplet. En slik trykkutjevning reduserer selvfolgelig de virksomme krefter, men ved hoye trykk er dette ikke tilstrekkelig fordi hoye trykk krever en stor kraft for å oppnå det spesifikke flatetrykk som er nodvendig for tetningen. It is a well-known principle to construct a valve in the form of a pressure relief valve which shuts off or allows the flow of a fluid by means of a pressure equalized sealing piston. The pressure equalization is achieved in a well-known way by the pressure acting on two opposite equal areas of the sealing piston. Such pressure equalization naturally reduces the effective forces, but at high pressures this is not sufficient because high pressures require a large force to achieve the specific surface pressure required for the seal.

Resultatet er at selv med trykkavlastede ventiler The result is that even with depressurized valves

er det ytterst vanskelig å oppnå en virkelig effektiv tetning av ventilen i kombinasjon med virksomme krefter med rimelig verdi, sær-lig hvis det gjelder en ventil som uten spesielle foranstaltninger må være istand til å åpne og stenge gjentatte ganger under fullt trykk. it is extremely difficult to achieve a truly effective sealing of the valve in combination with effective forces of reasonable value, especially if it concerns a valve which without special measures must be able to open and close repeatedly under full pressure.

Formålet med oppfinnelsen er å skaffe tilveie en ventil som under alle trykkforhold og alle diffsrensialtrykk kombinerer en effektiv tetning med små virksomme krefter. The purpose of the invention is to provide a valve which, under all pressure conditions and all differential pressures, combines an effective seal with small effective forces.

Et annet formål med oppfinnelsen er å skaffe en ventil som kan åpnes og stenges gjentatte ganger under fullt trykk. Another object of the invention is to provide a valve which can be opened and closed repeatedly under full pressure.

Ifolge oppfinnelsen er dette prinsipp oppnådd ved at ventillegemet eller det samvirkende seteparti av kanalen har et ringformet spor, idet en forste ringformet tetningsring er anbrakt i og stikker 6'f rem rundt omkretsen fra nevnte spor, idet den forste tetningsring har trapesformet tverrsnitt med den korteste av de parallelle sider anbrakt nærmest tetningssiden og den tilsvarende del av det ringformede spor er.tilsvarende trapesformet i tverrsnitt og helningen av det trapesformede tverrsnitts sider er slik at den ved hoyt trykk frembrakte resultantkraft på innersiden av den forste ring begrenses til en tilstrekkelig stor verdi for oppnåelse av tetningen, men for liten til å presse tetningsringen ut av sporet, hvilket spor omfatter radialt mellom den forste tetningsring og den tilstøtende innervegg av sporet en annen ringformet tetningsring av. et materiale med storre elastisitet enn den førstnevnte tetningsring, idet den del av sporet som inneholder den annen tetningsring, er forbundet ved hjelp av kanaler med hoytrykksiden og lavtrykksiden av ventillegemet og den annen tetningsring er slik anbrakt at kanalen som forbinder sporet med lavtrykkBiden, kan stenges av den annen tetningsring. According to the invention, this principle is achieved by the valve body or the cooperating seat part of the channel having an annular groove, a first annular sealing ring being placed in and protruding 6' forward around the circumference from said groove, the first sealing ring having a trapezoidal cross-section with the shortest of the parallel sides placed closest to the sealing side and the corresponding part of the annular groove is correspondingly trapezoidal in cross-section and the inclination of the sides of the trapezoidal cross-section is such that the resultant force produced by high pressure on the inner side of the first ring is limited to a sufficiently large value for achieving the seal, but too small to push the sealing ring out of the groove, which groove comprises radially between the first sealing ring and the adjacent inner wall of the groove another annular sealing ring. a material with greater elasticity than the first-mentioned sealing ring, the part of the groove containing the second sealing ring being connected by means of channels to the high-pressure side and the low-pressure side of the valve body and the second sealing ring being placed in such a way that the channel connecting the groove to the low-pressure side can be closed of the other sealing ring.

På grunn av sporets forbindelse på et sted i en avstand fra tetning8flaten på ringen med hoytrykksaiden trykkes tetningsringen utover mot seteflaten. Folgélig vil det trykkfluidum som skal avstenges, utgjBre det middel som holder tetningsringen i en effektiv tettende stilling, slik at en virkelig effektiv tetning oppnåes. Due to the connection of the groove at a place at a distance from the sealing surface of the ring with the high-pressure side, the sealing ring is pressed outwards against the seating surface. Consequently, the pressure fluid to be shut off will provide the agent that holds the sealing ring in an effective sealing position, so that a truly effective seal is achieved.

Det bemerkes at sporet og tetningsringen kan vare anordnet i ventillegemet, men kan i stedet også vare anordnet i It is noted that the groove and the sealing ring may be arranged in the valve body, but may instead also be arranged in

kapslingen. the enclosure.

Den annen tetningsring har den virkning at i ventilens åpne stilling, hvor der ikke er noe differensialtrykk, er den forste tetningsring allerede anbrakt nesten i sin stilling nodvendig for effektiv tetning. Straks ventillegemet ved denne konstrukjson beve-ger seg inn i stromningskanalen mot setet for å stenge denne, vil trykket på innersiden av den forste tetningsring også virke på den annen tetningsring og vil trykke denne ring aksialt sammen med den folge at på grunn av dens elastisitet vil den ekspandere radialt og sammen med hoytrykksfluidumet vil den trykke mot den forste tetningsring. The second sealing ring has the effect that in the open position of the valve, where there is no differential pressure, the first sealing ring is already placed almost in its position necessary for effective sealing. As soon as the valve body of this construction moves into the flow channel towards the seat to close it, the pressure on the inside of the first sealing ring will also act on the second sealing ring and will press this ring axially together with it, and it follows that due to its elasticity it expands radially and together with the high-pressure fluid it will press against the first sealing ring.

Ved denne konstruksjon er fortrinnsvis også det ringformede spor forbundet ved hjelp av en annen kanal med den side av stromningskanalen som er motsatt hoytrykkssiden, idet den nevnte annen kanal står i forbindelse med nevnte spor på et sted som befinner seg radialt mellom den forste tetningsring og den motsatte innervegg av sporet, idet de to kanaler kommuniserer med sporet på motsatte sider av den annen tetningsring. Dettte ikke bare byr den fordel at ventilen kan monteres i et bestemt ledningssystem på den mest hen-siktsmessige måte fordi hver side kan forbindes med hoytrykkssiden, In this construction, the annular groove is also preferably connected by means of another channel to the side of the flow channel which is opposite the high-pressure side, the said second channel being in connection with the said groove at a place located radially between the first sealing ring and the opposite inner wall of the groove, as the two channels communicate with the groove on opposite sides of the second sealing ring. This not only offers the advantage that the valve can be mounted in a specific line system in the most appropriate way because each side can be connected to the high pressure side,

men det har også den store fordel at den annen tetningsring med stor sikkerhet vil bli sammentrykt aksialt og frembringe radiale krefter på den forste ring. Der er i virkeligheten én ikke utjevnet forbindelse mellom rommet under tetningsringen og både inntaket og av-lopet på ventilen, idet den annen tetningsring alltid sikrer at ikke noen lekkasje kan finne sted gjennom kanalene fordi den annen tetningsring alltid vil bli beveget ved hjalp av det hoytrykksfluidum som trer inn i sporet gjennom en kanal, i den motsatte retning av hvilken den annen kanal er stengt av den annen tetningsring. Selv-følgelig må forbindelsen av de to kanaler med sporet være slik at deres åpning kan stenges av den annen tetningsring. De nevnte åp-ninger av kanalene er fortrinnsvis anordnet i de motsatte indre hjorner av sporet. but it also has the great advantage that the second sealing ring will with great certainty be compressed axially and produce radial forces on the first ring. There is in reality one unleveled connection between the space below the sealing ring and both the inlet and outlet of the valve, the second sealing ring always ensuring that no leakage can take place through the channels because the second sealing ring will always be moved by the high pressure fluid which enters the groove through a channel, in the opposite direction to which the other channel is closed by the second sealing ring. Of course, the connection of the two channels with the groove must be such that their opening can be closed by the second sealing ring. The aforementioned openings of the channels are preferably arranged in the opposite inner corners of the track.

De to tetningsringer kan være laget av et hvilket som helst egnet materiale, idet materialvalget avhenger av det trykkom-råde innenfor hvilket ventilen skal anvendes. Den annen tetningsring kan være en ring av mykt ettergivende materiale, f.eks. en gummi-O-ring. Den forste tetningsring er også av elastisk materiale, men med betydelig storre stivhet og håfdhet enn den indre ring. Det er imidlertid også mulig å fremstille begge ringer av et annet materiale, The two sealing rings can be made of any suitable material, as the choice of material depends on the pressure range within which the valve is to be used. The second sealing ring can be a ring of soft yielding material, e.g. a rubber O-ring. The first sealing ring is also made of elastic material, but with significantly greater stiffness and strength than the inner ring. However, it is also possible to make both rings from a different material,

f.eks. et metall, idet et metall også kan virke ettergivende. e.g. a metal, as a metal can also appear yielding.

Ifolge oppfinnelsen er den del av det ringformede According to the invention, it is part of the annular

spor som inneholder den forste ringformede tetningsring, trapesformet i tverrsnitt med den korteste side av de parallelle sider anbrakt nærmest tetningssiden. Dette er en måte å begrense den ytre bevegelighet av den forste tetningsring på og for samtidig å være sikke^r på at ikke noen lekkasje av fluidum kan finne sted fra sporet langs tetningsringens sider. De skrå sider av sporets trapesformede tverrsnitt har en slik helning at de resulterende trykkrefter som frembringes av hoytrykket på innersiden av den forste ring, begrenses til en verdi som er tilstrekkelig til å oppnå tetningen, men for liten til å trykke tetningsringen ut av fordypningen. Dette er av stor betydning i tilfellet hvor hoye trykk -skal stenges. Med det store trykkdifferensial vil den forste tetningsring bli trykket utover med stor kraft. Dette gjor det vanskelig å åpne ventilen og det er som regel nodvendig at ventiler av denne type kan åpnes og stenges gjentatte ganger. groove containing the first annular sealing ring, trapezoidal in cross-section with the shortest side of the parallel sides placed closest to the sealing side. This is a way of limiting the outer movement of the first sealing ring and at the same time to be sure that no leakage of fluid can take place from the groove along the sides of the sealing ring. The inclined sides of the trapezoidal cross-section of the groove have such an inclination that the resulting pressure forces produced by the high pressure on the inner side of the first ring are limited to a value which is sufficient to achieve the seal, but too small to press the sealing ring out of the recess. This is of great importance in the case where high pressures are to be shut off. With the large pressure differential, the first sealing ring will be pushed outwards with great force. This makes it difficult to open the valve and it is usually necessary that valves of this type can be opened and closed repeatedly.

Beskadigelse av setet og/eller tetningsringen kan Damage to the seat and/or sealing ring can

ikke finne sted. Jo storre helningen er, desto storre vil motstanden mot bevegelse utover av den ringformede ring være. not take place. The greater the inclination, the greater will be the resistance to outward movement of the annular ring.

Ifolge oppfinnelsen skal videre den del av sporet According to the invention, that part of the track should continue

som inneholder den annen tetningsring, være trapesformet i tverrsnitt med den lengste av de parallelle sider tilsvarende basis for den annen trapesformede del av sporet. Dette har den fordel at den annen tetningsring vil bli deformert på en slik måte at trykket på denne annen ring frembringer en radial komponent som virker radialt utover mot den indre side av den forste tetningsring. Delene av sporet med trapesformede tverrsnitt er fortrinnsvis likebenet. which contains the second sealing ring, be trapezoidal in cross-section with the longest of the parallel sides corresponding to the base of the second trapezoidal part of the groove. This has the advantage that the second sealing ring will be deformed in such a way that the pressure on this second ring produces a radial component which acts radially outwards towards the inner side of the first sealing ring. The parts of the track with trapezoidal cross-sections are preferably isosceles.

Den annen ring kan i stedet for å være en 0-ring også ha et annet tverrsnitt, f.eks. trapesformet. The second ring, instead of being an 0-ring, can also have a different cross-section, e.g. trapezoidal.

Oppfinnelsen skal i det folgende beskrives ytterligere under henvisning til tegningene, som i form av eksempel viser oppfinnelsen anvendt på en trykkav^astet ventil, idet fig. 1 er et tverrsnitt av en trykkavlastet ventil ifolge oppfinnelsen og fig. 2 In the following, the invention will be further described with reference to the drawings, which by way of example show the invention applied to a pressure relief valve, as fig. 1 is a cross-section of a pressure-relieved valve according to the invention and fig. 2

og 3 er tverrsnitt i storre målestokk av en del av ventillegemet i sin lukkende stilling for å vise funksjonen. and 3 is an enlarged cross-section of a portion of the valve body in its closed position to show its function.

Den på fig. 1 viste ventil har et ventilhus 1 med et ventillegeme 2 aksialt bevegelig inn i og ut av det sylindriske sete 3. The one in fig. 1 shown valve has a valve housing 1 with a valve body 2 axially movable in and out of the cylindrical seat 3.

For å bevege ventillegemet 2 er der anordnet en spindel 4 som er bevegelig ved hjelp av et håndhjul 5 festet til en bossing In order to move the valve body 2, a spindle 4 is arranged which is movable by means of a hand wheel 5 attached to a boss

6 som er forsynt med innvendige skruegjenger i inngrep med den ovre gjengede ende 7 av spindelen 4. Ventilspindelen 4 kan ved hjelp av skruegjengene på delene 6 og 7 beveges frem og tilbake uten dreining om sin akse. Spindelen har en fortannet overflate antydet med linjene 8 i inngrep med en tilsvarende fortannet del 9 av en forlengelse 10 av ventillegemet 2. Bossingen 6 er dreibart båret ved hjelp av et kulelager 11 i huset 1. Hvis håndhjulet 5 dreies på en slik måte at spindelen 4 beveges mot venstre vil ventillegemet forskyves ned i det sylindriske sete 3. Ventillegemet fores i en sylindrisk boring 12 i huset 6 which is provided with internal screw threads in engagement with the upper threaded end 7 of the spindle 4. The valve spindle 4 can be moved back and forth with the help of the screw threads on parts 6 and 7 without turning about its axis. The spindle has a serrated surface indicated by the lines 8 in engagement with a corresponding serrated part 9 of an extension 10 of the valve body 2. The bossing 6 is rotatably supported by means of a ball bearing 11 in the housing 1. If the handwheel 5 is turned in such a way that the spindle 4 is moved to the left, the valve body will move down into the cylindrical seat 3. The valve body is lined in a cylindrical bore 12 in the housing

1 og er tettet overfor denne boring ved hjelp av tetnings-ringer 13 1 and is sealed against this bore by means of sealing rings 13

og 14 som kan være såkalte 0-ringer eller ringer med annen tverr-snittsform. Ventillegemet har en sentral gjennomgang 15, slik at i lukket stilling virker fluidumtrykket ikke bare på den forreste side av ventillegemet, men også i rommet 16 på baksiden. Da arealene av hodet 17 og forlengelsen 10 er like, beveges ventillegemet lett til trots for store trykkdifferanser. and 14 which can be so-called 0-rings or rings with a different cross-sectional shape. The valve body has a central passage 15, so that in the closed position the fluid pressure acts not only on the front side of the valve body, but also in the space 16 at the back. As the areas of the head 17 and the extension 10 are equal, the valve body is easily moved despite large pressure differences.

Den del av ventillegemet som utgjor tetningen, er The part of the valve body that forms the seal is

dannet av et hode 17 med kanaler 18 som forbinder rommet foran nevnte hode med kanalen 15 og er festet til ventillegemet 2 ved hjelp av skruegjenger 19. Mellom hodet 17 og en ring 20 er der frest ut et ringformet spor, hvori en tetningsring 21 er anordnet og laget av et forholdsvis stivt ettergivende materiale. Nevnte spor har form av et likebenet trapes i tverrsnitt. På innersiden av tetningsringen 21 er der anordnet en 0-formet ring 22 som ikke fyller ut rommet med det trapesformede tverrsnitt under tetningsringen 21, men er i kontakt med den indre overflate av nevnte tetningsring 21 og med den innerste overflate av nevnte ringformede spor 23 dannet av den ytre overflate 24 av ventillegemet 2. Ifolge oppfinnelsen er der en forbindelse mellom inntakssiden og avlopssiden av ventilen og det ringformede spor 23. Dette oppnås ved hjelp av kanalene 25 formed by a head 17 with channels 18 which connect the space in front of said head with the channel 15 and is attached to the valve body 2 by means of screw threads 19. Between the head 17 and a ring 20, an annular groove is milled out, in which a sealing ring 21 is arranged and made of a relatively stiff, yielding material. Said track has the shape of an isosceles trapezoid in cross-section. On the inner side of the sealing ring 21 there is arranged an 0-shaped ring 22 which does not fill the space with the trapezoidal cross-section below the sealing ring 21, but is in contact with the inner surface of said sealing ring 21 and with the innermost surface of said annular groove 23 formed of the outer surface 24 of the valve body 2. According to the invention, there is a connection between the intake side and the outlet side of the valve and the annular groove 23. This is achieved with the help of the channels 25

og 26. and 26.

I lukkestillingen vist på fig. 2 og 3 har tetningsringen 21 kontakt med den indre overflate av stromningskanalen 3. In the closed position shown in fig. 2 and 3, the sealing ring 21 is in contact with the inner surface of the flow channel 3.

Fig. 3 viser stillingen med trykket på hoyre side av ventillegemet, hvilket trykk pådras i sporet 23 gjennom kanalen 25 og trykker ringen 22 mot hoyre. På grunn av den hoye trykkforskjell vil nevnte ring Fig. 3 shows the position with the pressure on the right side of the valve body, which pressure is applied in the groove 23 through the channel 25 and presses the ring 22 to the right. Due to the high pressure difference, said ring will

22 bli deformert som vist på fig. 2. Denne deformering ikke bare sikrer fullstendig.tetning av forbindelsen 27 og kanalen 26, men bevirker også en radialt utover rettet kraft som trykker tetnings- 22 be deformed as shown in fig. 2. This deformation not only ensures complete sealing of the connection 27 and the channel 26, but also causes a radially outwardly directed force which presses the sealing

ringen 21 radialt mot det sylindriske sete 3. the ring 21 radially towards the cylindrical seat 3.

Fig. 3 viser situasjonen som oppstår når det hoye trykk kommer fra venstre side. Ringen 22 trykkes nå inn i de hoyre hjorner av sporet under tetningsringen 21 og tetter derved forbindelsen 28 og kanalen 25. Deformeringen av ringen 22 bevirker som Fig. 3 shows the situation that occurs when the high pressure comes from the left side. The ring 22 is now pressed into the right corners of the groove under the sealing ring 21 and thereby seals the connection 28 and the channel 25. The deformation of the ring 22 causes

nettopp beskrevet, en radialt utover rettet kraft som trykker tetningsringen 21 mot dBt sylindriske sete 3. just described, a radially outwardly directed force which presses the sealing ring 21 against the dBt cylindrical seat 3.

Nevnte radiale krefter er tilstrekkelige til å sikre korrekt tetning, men vil ikke hindre åpning av ventilen og ikke forstyrre stengningen fordi de ikke lenger foreligger når denne ikke flinner sted. Said radial forces are sufficient to ensure correct sealing, but will not prevent the opening of the valve and will not interfere with the closing because they are no longer present when this does not take place.

Det skal bemerkes at en vjgntil som beskrevet ovenfor, har vært provet opp til et trykk på éOO^og har vist seg å være ab-solutt tett og meget lett å betjene. Oppfinnelsen kan imidlertid også anvendes for ventiler som ikke er trykkavlastet eller for ventiler som betjenes på en avvikende måte fra konstruksjonen vist på fig. 1. It should be noted that a vjgntil as described above has been tested up to a pressure of 100° and has proven to be absolutely tight and very easy to operate. However, the invention can also be used for valves that are not pressure relieved or for valves that are operated in a way that deviates from the construction shown in fig. 1.

Claims

1. Valve comprising a housing with a flow channel therethrough

this and a valve body axially movable in relation to each other, which valve is preferably of the pressure-relieved type, characterized in that the valve body (2) or the cooperating seat part of the channel (3) has an annular groove (23), a first annular sealing ring (21) is placed in and protrudes around the circumference from said groove (23), the first sealing ring (21) has a trapezoidal cross-section with the shortest of the parallel sides placed closest to the sealing side and the corresponding part of the annular groove (23) is correspondingly trapezoidal in cross-section and the inclination of the sides of the trapezoidal cross-section is such that the resultant force produced by high pressure on the inner side of the first ring (21) is limited to a sufficiently large value to achieve the seal, but too small to push the sealing ring out of the groove (23), which groove comprises radially between the first sealing ring and the adjacent inner wall of the groove another annular sealing ring (22) of a material with greater elasticity than the aforementioned sealing ring (21), the part of the groove (23) containing the second sealing ring (22) being connected by means of channels (25,26) to the high-pressure side and the low-pressure side of the valve body ( 2) and the second sealing ring (22) is positioned so that the channel (26) which connects the groove (23) to the low pressure side can be closed by the second sealing ring (22).

2. Valve according to claim 1, characterized in that the part of the groove (23) which contains the second sealing ring (22) has a trapezoidal cross-section with the longest of the parallel sides corresponding to the base for said trapezoidal part of the groove.