NO121984B - - Google Patents

Description

Ventil.

Foreliggende oppfinnelse angår en ventil omfattende

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-

ning kan oppnås og at de virksomme krefter forblir små, hvilke problemer tiltar med meget hoye trykkforhold og differensialtrykk.

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.

Resultatet er at selv med trykkavlastede ventiler

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.

Formålet med oppfinnelsen er å skaffe tilveie en ventil som under alle trykkforhold og alle diffsrensialtrykk kombinerer en effektiv tetning med små virksomme krefter.

Et annet formål med oppfinnelsen er å skaffe en ventil som kan åpnes og stenges gjentatte ganger under fullt trykk.

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.

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.

Det bemerkes at sporet og tetningsringen kan vare anordnet i ventillegemet, men kan i stedet også vare anordnet i

kapslingen.

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.

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,

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.

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,

f.eks. et metall, idet et metall også kan virke ettergivende.

Ifolge oppfinnelsen er den del av det ringformede

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.

Beskadigelse av setet og/eller tetningsringen kan

ikke finne sted. Jo storre helningen er, desto storre vil motstanden mot bevegelse utover av den ringformede ring være.

Ifolge oppfinnelsen skal videre den del av sporet

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.

Den annen ring kan i stedet for å være en 0-ring også ha et annet tverrsnitt, f.eks. trapesformet.

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

og 3 er tverrsnitt i storre målestokk av en del av ventillegemet i sin lukkende stilling for å vise funksjonen.

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.

For å bevege ventillegemet 2 er der anordnet en spindel 4 som er bevegelig ved hjelp av et håndhjul 5 festet til en bossing

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

1 og er tettet overfor denne boring ved hjelp av tetnings-ringer 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.

Den del av ventillegemet som utgjor tetningen, er

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

og 26.

I lukkestillingen vist på fig. 2 og 3 har tetningsringen 21 kontakt med den indre overflate av stromningskanalen 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

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-

ringen 21 radialt mot det sylindriske sete 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

nettopp beskrevet, en radialt utover rettet kraft som trykker tetningsringen 21 mot dBt sylindriske sete 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.

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.

Claims (2)

1. Ventil omfattende et hus med stromningskanal gjennom

dette og et ventillegeme aksialt bevegelig i forhold til hverandre, hvilken ventil fortrinnsvis er av den trykkavlastede type, karakterisert ved at ventillegemet (2) eller det samvirkende seteparti av 'kanalen (3) har et ringformet spor (23), idet en forste ringformet tetningsring (21) er anbrakt i og stikker frem rundt omkretsen fra nevnte spor (23), idet den forste tetningsring (21) har trapesformet tverrsnitt med den korteste av de parallelle sider anbrakt nærmest tetningssiden og den tilsvarende del av det ringformede spor (23) er tilsvarende trapesformet i tverrsnitt og helningen av det trapesformede tverrsnitts sider er slik at den ved hByt trykk frembrakte resultantkraft på innersiden av den fBrste ring (21) begrenses til en tilstrekkelig stor verdi for oppnåelse av tetningen, men for liten til å presse tetningsringen ut av sporet (23), hvilket spor omfatter radialt mellom den fBrste tetningsring og den tilstot-ende innervegg av sporet en annen ringformet tetningsring (22) av et materiale med storre elastisitet enn den fBrstnevnte tetningsring (21), idet den del av sporet (23) som inneholder den annen tetningsring (22), er forbundet ved hjelp av kanaler (25,26) med hoytrykk--siden og lavtrykksiden av ventillegemet (2) og den annen tetningsring (22) er slik anbrakt at kanalen (26) som forbinder sporet (23) med lavtrykksiden, kan stenges av den annen tetningsring (22).

2. Ventil ifolge krav 1, karakterisert ved at den del av sporet (23) som inneholder den annen tetningsring (22), har trapesformet tverrsnitt med den lengste av de parallelle sider tilsvarende basis for nevnte trapesformede del av sporet.