NO128888B - - Google Patents

Description

Ventil med hylseformet membran for høyt arbeidstrykk.

Oppfinnelsen angår membranventiler

med høye arbeidstrykk, ved hvilke ringkanalen mellom ventilhuset og et i dette sen-trisk innebygget i det minste tilnærmet strømlinjeformet innsats-legeme blir luk-ket av en hylseformet membran.

Slike ventiler finnes det i utførelses-former både som tilbakeslagsventiler og gj ennomgangsventiler. Gjennomgangsven-tilene av denne type er som regel slik inn-rettet at membranen i sin hvilestilling ligger an mot husets innervegg og frilegger ringkanalen mellom huset og innsatslegemet. Membranen er i begge endene inn-spendt i huset. For å lukke ventilen kan det innføres et trykkmedium i kammeret på membranens bakside, hvilket medium trykker membranen innover mot innsatslegemet. Ved tilbakeslagsventiler av denne art er membranen som regel festet bare i en ende til huset, og rager i hvilestillinger med en tilnærmet kjegleformet utført del inn i det ringformede rommet og ligger an mot innsatslegemet med en tynnvegget forlengelse av denne enden med en svak spenning.

Når en slik ventil skal tjene til å avsperre ledninger, i hvilke det hersker høyt arbeidstrykk, må membranen være utformet tilsvarende tykk slik at den kan mot-stå dette trykk. Det er kjent i dette øye-med i det angjeldende område å forsyne membranen, som ved åpning og lukking må endre sitt omfang, med slisser eller utsparinger som strekker seg i lengderetningen avvekslende utover og innover for å oppnå en virkning som en foldbar belg, og til forbedring av festevirkningen av den, resp. hver ende som fastholdes i huset og understøttes innenfra av en aksialt forløp-ende krage, resp. en skulder, i huset.

Det har nå vist seg, at i tilfeller, når membranen ved slike ventiler blir belastet med et høyt trykk utenfra — ved gj ennomgangsventiler ved et høyt styretrykk for lukking av mebranen og ved tilbakeslagsventiler ved et høyt tilbaketrykk — og det bare hersker et lavere trykk på membranens innside, blir membranen trykket inn i den ringformede åpningen mellom husets krage resp. skulder og innsatslegemet. Da overflaten av den del av membranen som er trykket inn i den ringformede åpningen, er avbrudt av utsparinger som forløper i lengderetningen, er det fare for at membranen blir trykket gjennom den ringformede åpningen og derved blir øde-lagt. Det har i denne forbindelse vist seg at selv når membranens tykkelse ble valgt så stor, at den, mens den var uoppslisset, volummessig ikke kunne slippe gjennom den ringformede åpningen, er det fare for at membranen kan ødelegges ved høye trykk når slissene strekker seg frem til den un-derstøttende skulder i huset.

Ved gj ennomgangsventiler av denne utførelsesform har det ved høye trykk vist seg ennå en svakhet. Membranene i slike ventiler er forsynt med i lengderetningen utstrakte V-formede slisser, hvor åpnings-vinkelen i disse V-formede utsparingene er slik valgt at begge begrensningsveggene i slissen legger seg mot hverandre og gir dermed en helvegget membran, når membranen, ved et på utsiden pålagt styretrykk i det midlere område sammentrenges så meget i omfang at den ligger an mot det n sentriske innsatslegemet. For å oppnå av- a sperring med en slik ventil med et høyt s arbeidstrykk kreves det et høyt styretrykk. y I det minste i den del av ledningssystemet g som ved ventilen er avsperret fra trykk- t siden hersker det etter avsperringen et n null-trykk. Det for avsperringen nødven- r dige høye styretrykk vil altså i det minste r bevirke en sterk utbøyning av membranen i: inn i den ringformede åpning som vender t mot denne ledningsdelen. Med ved denne s sterke utbøyningen blir membranen sterkt t tøyet i forhold til sin opprinnelige lengde. Det har nå vist seg, at slissene åpner seg igjen ved denne sterke forlengelse av mem- ^ branen og at det med ventiler av denne r utførelsesform dermed ikke oppnås en sik- , ker og tilforlatelig avsperring av ventilen under høye arbeidstrykk.

For å unngå denne ulempe, er membranen i henhold til oppfinnelsen slik utformet, at den på det parti som grenser til en, resp. hver understøttelseskrage, i huset har en fortykkelse i form av en ringvulst med et første uoppslisset parti, som ved et på membranens utside virkende høyt trykk, ved samtidig sammentrengning i omfangsretningen, lukker den ringformede åpningen mellom kragen og innsatslegemet på samme måte som en ringformet propp.

Når det på en slik utformet membrans ytterside pålegges et stigende trykk vil dermed det i lengderetningen oppslissete parti av membranen legge seg an mot innsatslegemet med en stadig større del. Stiger nå trykket ytterligere, så blir den uoppslissede vulstformede fortykking trykket innover hvorved den får en trykkforspenning. Denne ringformede vulst vil da lukke den ringformede åpningen mellom kragen i huset og innsatslegemet som en ringpropp.

Da denne delen er uoppslisset er det ingen fare for at membranen kan slå gjennom den ringformede åpningen. Ved den derved i omfangsretningen oppstående sammentrengning, som fører til en trykkforspenning i gummien, kan det ikke opp-stå noen trekkspenning på ringvulstens overflate som er bøyet inn i den ringformede åpningen, slik at faren for ødeleggelse av membranen er nedsatt til et minimum. Ved forsøk har membraner av denne ut-førelsesform holdt stand mot trykk langt over 100 kg/cm<2>. Det har vist seg, at ved denne nye utførelse av membranen er grensen for arbeidstrykket ikke vesentlig bestemt ved membranen men ved selve huset, mens arbeidstrykket ved membranen med langsgående slisser som i tidligere utførelsesformer, også i de tilfeller hvor membranen var utført meget tykkvegget, av hensyn til mebranen ikke kunne over-stige 10 kg/cm<2>. Når trykket som påføres yttersiden av en membran i en gjennom-gangs- resp. tilbakeslags-ventil i henhold til oppfinnelsen antar høye verdier og membranen derved blir strukket i lengderetningen, så har den herved oppståtte åpning av slissene i lengderetningen ingen innflytelse på ventilens tetthet, da avtet-tingen ved høyere trykk blir sikret av den som ringpropp tjenende uoppslissede fortykkelse av membranen.

Hensiktsmessig er membranens yttervegg i området for fortykkelsen blitt krummet slik, at også ved det høyst mulige arbeidstrykk blir membranen buet sett i aksialsnitt. Derved blir fortykkingen for-trinnsvis bare oppført på membranens ytterside. Dette medfører at membranens vulstartige fortykkelse med sin innervegg ligger utenfor ringtverrsnittet ved normalt arbeide, slik at ved tilbakeslagsventiler må bare den slissete og dermed den som belg virkende del av membranen og den tynn-veggede leppe som ligger an mot innsatslegemet, bli utvidet for å åpnes. Ved gj ennomgangsventiler blir for lukking ved normalt dvs. lavt arbeidstrykk, bare den mellom fortykkingens liggende på langs slis-sede del buet innover av styretrykket, til den legger seg an mot innsatslegemet. Først ved høye arbeidstrykk blir det nød-vendig, også å trenge sammen den uoppslissede vulstformede fortykkingen. Da en innsnevring av den vulstformede fortykkelsen først opptrer når den del av membranen som er forsynt med langsgående slisser ligger an mot innsatslegemet, er det ingen fare for at den vulstformede fortykkelsen ved sammenstuving i omfangsretningen vil forsøke å vise belgformede utbuktninger resp. å knekke sammen en-kelte steder. Da den utenpå liggende fortykking ikke har noen innflytelse på strøm-ningen, oppstår det i drift ingen øking i trykktap på grunn av den vulstformede fortykkelsen i en ledning forsynt med en slik ventil.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli nær-mere forklart ved hjelp av skjematiske teg-ninger av flere utførelsesformer. Fig. 1 viser en tilbakeslagsventil i henhold til oppfinnelsen. Membranen er vist i sin hvilestilling. Fig. 2 viser den samme ventilen med

fullt åpnet membran.

Fig. 3 viser ventilen i fig. 1 ved et høyt

tilbaketrykk.

Fig. 4 viser en tilbakeslagsventil i lik-het med fig. 1, ved hvilken membranen har en noe modifisert utførelsesform.

Fig. 5 viser anvendelsen av oppfinnelsen på en gjennomgangsventil.

Ved den i fig. 1 til 3 viste tilbakeslags-ventil i henhold til oppfinnelsen, består det egentlige huset av en fremre husdel 1 og en bakre husdel 2. I den forreste husdelen 1 er det over fire over omkretsen jevnt fordelte ribber 5 opphengt et innsatslegeme, generelt betegnet 6, som i aksialsnitt er strømlinjeformet utført. Den forreste del 7 av innsatslegemet 6 er i ett stykke med ribbene 5 og den forreste delen 1 av huset. Den bakre delen 8 av innsatslegemet sammenholdes med delen 7 over en bolt 9 og en mutter 10. Husdelen 1 og husdelen 2 er sammenspendt ved hjelp av over omkretsen anordnede skruer 11. Den ringformede åpningen 13 mellom husdelen 1 og innsatslegemet 6 danner den egentlige ventilåpningen. For avlukking av ventilåpningen 13 tjener en hylseformet membran generelt betegnet med henvisnings-tallet 14. Membranen 14 består i det vesent-ligste av en mellom begge husdelene 1 og 2 innklemt befestigelsesflens 15, en i det ve-sentligste kjegleformet midtdel 16 og en i den fri ende av membranen liggende leppe 17. Membranen 14 er i fig. 1 vist i sin hvilestilling, som tydelig viser formen av membranen, som den har fått ved vulkaniseringen. Bare leppen 17 viser i fig. 1 den form den har før vulkaniseringen. Den siste er antydet stiplet ved 17'. Ved innbyg-gingen av membranen i ventilen er leppen 17 noe utvidet slik at den omslutter lege-met 6 med svakt trykk. Den til huset feste-de del av membranen er understøttet av en krage-lignende skulder 21 i husdelen 1. Midtpartiet 16 av membranen er forsynt med en utad rettet fortykking 18. Videre er midtdelen 16, for å muliggjøre en radial utvidelse av membranen ved hjelp av den gjennom ventilen strømmende væske, forsynt med avvekslende innad og utad rettede innsnitt over hele omkretsen, som i hvilestillingen har en bredde på noen mil-limeter og har da den ved vulkaniseringen oppnådde form. Den del 16 a av fortykkingen 16 som er i umiddelbar nærhet av skulderen 21 er dog uoppslisset. Det i fig. 1 viste aksialsnitt av ventilen er lagt gjennom midten av et ytre innsnitt i membranen. Bunnen av det ytre innsnitt er betegnet med 19. Dybden av de indre innsnittene er antydet med den stiplede bunnen 20.

Under virkningen av en fra venstre til høyre strømmende væske utvider midtdelen 16 av membranen 14 seg, og antar da den formen som er vist i fig. 2. Da ma-terialet av hvilket membranen er utført er forholdsvis bløtt og leppen 17 bare har en liten veggtykkelse, kan denne uten uheldig trykktap utvides tilstrekkelig.

Såsnart strømmen fra venstre til høyre opphører, antar membranen 14 på ny den i fig. 1 viste hvilestillingen, ved hvilken leppen 17 med lett spenning ligger an mot innsatslegemet 6. Oppstår nå på ventilens utgangsside et i forhold til inngangssiden forhøyet trykk, så blir midtpartiet til membranen 14 trykket inn i ventilens åpning. Skulderen 21 i husdelen 1 understøtter da begynnelsen til midtpartiet 16 av membranen. Fortykkelsen 18 forhindrer at membranens midtparti med leppen 17 kan tryk-kes bakover og gjennom ventilåpningen 13 under virkningen av et forhøyet tilbaketrykk. I fig. 3 er den formen av membranen vist, som den inntar, når tilbaketryk-ket antar betraktelige verdier. Ved et for-søksanlegg som kan yde over 100 kg/cm<2>, har membranen vist en slik form som den i fig. 3. Ved en til utprøving av driftssik-kerheten foretatt og meget hyppig påvirk-ning av et tilbaketrykk, som var maksimalt oppnåelig i anlegget, ble ingen beskadigelse av membranen fastslått. Den i membranens hvilestilling utad formede bue av fortykkelsen 18 var derunder, som vist i fig. 1, gitt en slik form, at ved den stilling som er vist i fig. 3 var det fortsatt en bueform på utsiden. Forsøkene har vist, at ventilens arbeidstrykk i de nye utførelser av ventilen, ikke mere er bestemt av membranen, men av husets trykkfasthet.

Fortykkelsen 18 av membranen virker med andre ord som en propp i den ringformede åpningen 13. Gjennompressing av fortykkelsen 18 gjennom åpningen 13 under virkningen av et forhøyet tilbaketrykk blir altså for det første forhindret av stør-relsen av fortykkingens 18 volum i forhold til tverrsnittet av åpningen 13. Videre van-skeliggjør skulderen 21 en tilpassing av midtpartiet 16 i åpningen 13, og endelig vanskeliggjør hakkene 22 i innsatslegemets 6 overflate en relativ bevegelse mellom in-nerflaten av membranen 14 og overflaten av innsatslegemet 6.

Ved den i fig. 4 viste utførelsesform er det på membranens innerside anordnet en skulder 23, som samvirker med skulderen 21 i huset ved et forhøyet tilbaketrykk.

Denne utførelsesform av membranen er særlig egnet for større nominelle verdier med en stor vidde av åpningen 13.

Ved den i fig. 5 viste og i henhold til oppfinnelsen utformede gjennomgangsventil består huset av endedelene 31 og 32 og av midtdelen 33 som er forbundet med hverandre av skruene 34. Det strømlinje-formede innsatslegemet 35 er understøt-

tet rundt omkretsen av ribber 36 anordnet jevnt fordelt i husdelen 31. Ringåpningen som fremkommer mellom innsatslegemet 35 og husdelene 31 og 32 danner den egent-

lige ventilåpningen som kan lukkes av den hylseformede membranen 37.

I den øvre del av fig. 5 er membranen

37 vist i sin hvilestilling, dvs. den stilling membranen inntar når trykket på begge sidene er likt. Dette viser den form membranen har fått ved vulkaniseringen. Ved sine ender har membranen radielt rettede deler 38 som i omkretsen ender i flenser 39. Flensene 39 sitter i tilsvarende fordyp-ninger i husdelene 31 og 32 og tjener til befestigelse av membranens ender i huset.

I tillegg er membranens ender understøttet

av skuldre 40 i huset. Midtpartiet av membranen tjener til å lukke den ringformede åpningen mellom innsatslegemet 5 og det omgivende huset. For å muliggjøre en for-minskelse av midtdelens 42 tverrsnitt på membranen under virkningen av et på bak-siden av membranen i kammeret 43 inn-

ført trykkmedium, er denne del av membranen forsynt med avvekslende innad og utad rettede innsnitt som er anordnet jevnt fordelt. Det er i fig. 5 viste aksialsnitt er lagt gjennom midten av et av de ytre innsnittene. Linjen 44 antyder bunnen av det ytre innsnitt, mens den stiplede linjen 45 antyder bunnen av et av de indre innsnit-

tene. Ved den av ytre krefter upåvirkede form av membranen har innsnittene, sett i tverrsnitt, utad divergerende vegger, og tverrsnittet er likeledes valgt slik at ved en radiell forsnevring av membranens midt-

del 42 under virkning av et i kammeret 43. anordnet hydraulisk trykk vil ved anlegg av midtdelen mot innsatsdelen 35, veggene til de indre og ytre tverrsnitt komme i gjensidig anlegg. Når ventilen skal lukkes innføres et trykkmedium i kammeret 43.

Det til dette anvendte trykk må være høy-

ere enn arbeidstrykket i ledningen slik at midtdelen blir brakt til anlegg mot innsatslegemet 35 for å avsperre ventilåpnin-

gen. Når det er høyt arbeidstrykk i ledningssystemet må også et tilsvarende høyt trykk innføres i kammeret 43. Ved de kjente ventilene er det da fare for at membranen i området ved dens ender kan bli innpresset i en eller begge ringformede åp-ninger mellom innsatslegemet 35 og husdelen 31 resp. 32, ved en trykkavlastning i ledningssystemet eller ved et trykk i kammeret 43 fra en fremmed trykk-kilde på grunn av den store trykkdifferanse mellom

kammeret 43 og ledningssystemet. Dette er ved utførelsesformen i henhold til oppfinnelsen effektivt forhindret ved at den del av membranen som bevirker avlukknin-

gen av den ringformede åpningen, tillike er forsynt med en uoppslisset fortykking 46, hvis volum i forhold til den ringformede åpningen er valgt slik at den virker som en propp, som heller ikke under drift ved den høyst mulige trykkdifferanse mellom kammeret 43 og ventilhusets indre rom kan presses gjennom den ringformede åpnin-

gen. Fortykkelsen 46 er anordnet på membranens yttervegg og er slik utført, at ytterveggen i dette området i den stilling membranen har ved størst mulig trykkdifferanse, som vist i nederste halvdel i fig. 5,

har en lett bueform i aksialsnitt. Ved denne utførelsesform oppnås med sikkerhet at det i membranens overflate ikke opptrer noen trekkspenning, som vil nedsette membra-

nens levetid. Proppvirkningen av denne fortykkede delen 46 på membranen 37 blir effektivt understøttet av skulderen 47 anordnet på membranens innerside og som samvirker med skulderen 40 på huset.

Claims (3)

1. Membranventil for høyt arbeidstrykk, ved hvilken den ringformede kanal mellom ventilhuset og et sentrert i denne innebygget, i det minste tilnærmet strøm-linjeformet innsatslegeme, lukkes av en hylseformet membran, hvilken membran i en eller begge ender er festet til ventilhuset og understøttet av krager som strek-

ker seg aksialt i huset, og som ved åpning og lukking må forandre sitt omfang i området for oppnåelse av en belgartet virkning og er forsynt med avvekslende innad og utad anordnede slisser eller spor som strekker seg i lengderetningen, karakterisert ved at membranen 14, henhv. 37 på det parti som grenser til den resp. begge kragene (21, henhv. 40) i huset (1, 2 henhv. 31, 32) har en fortykkelse (16, henhv. 46) i form av en ringvulst med et første uoppslisset parti (16a), som ved et på membranens utside virkende høyt trykk, ved en jevnt fordelt sammenstuvning i omfangsretningen, lukker den ringformede åpningen mellom kragen og innsatslegemet (6, henhv. 35) som en slags ringformet propp.

2. Ventil som angitt i påstand 1, karakterisert ved at ytterveggen på membranens (14, henhv. 37) i området ved fortykkelsen (16, henhv. 46) er buet på en slik måte, at de også i arbeide med høyest mulig trykk på membranens utside fortsatt finnes en bueform sett i aksialsnitt.

3. Ventil i henhold til påstandene 1 eller 2, karakterisert ved at fortykkelsen (16, henhv. 46) bare er anordnet på utsiden av membranen (14, henhv. 37).