NO131003B

NO131003B -

Info

Publication number: NO131003B
Application number: NO166273A
Authority: NO
Inventors: S Sorensen
Original assignee: Westad Armaturfab As
Priority date: 1973-04-18
Filing date: 1973-04-18
Publication date: 1974-12-09
Also published as: NO131003C

Description

Anordning ved dreiespjeldventil. Device for rotary damper valve.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning ved dreiespjeldventil, spesielt beregnet til bruk med kryogene fluida, The present invention relates to a device for a rotary damper valve, especially intended for use with cryogenic fluids,

med spjeldets dreieakse forskjøvet i forhold til et plan gjennom spjeldets sfæriske tetningsflate som samvirker med en tetningsring anbragt og fastholdt i et innvendig spor i ventilhuset tilveiebragt mellom et sirkulært sete i ventilhusets vegg og en holdering som presses mot tetningsringen på hensiktsmessig vis for fastholdelse av denne, hvilket innvendige spor er underskåret og fremviser en radielt innad åpen sliss hvorigjennom en radielt innadragende tet- with the damper's axis of rotation displaced relative to a plane through the damper's spherical sealing surface which cooperates with a sealing ring located and retained in an internal groove in the valve housing provided between a circular seat in the wall of the valve housing and a retainer ring which is pressed against the sealing ring in a suitable manner to retain it, which internal groove is undercut and presents a radially inwardly open slot through which a radially inwardly

ningsleppe på tetningsringen strekker seg for samvirke med spjeldets tetningsflate når dette står i lukket stilling, og hvor tetningsringen er av den type som pådras av såvel fjærtrykk som fluidtrykk. sealing lip on the sealing ring extends to cooperate with the damper's sealing surface when this is in the closed position, and where the sealing ring is of the type that is subjected to both spring pressure and fluid pressure.

Ved dreiespjeldventiler av ovennevnte type er, det kjent In the case of rotary damper valves of the above type, it is known

i forbindelse med tetningsringer av uelastisk materiale såsom PFEP eller lignende å anvende en form for innlegg som under de forskjellige aktuelle temperaturforhold presser tetningsringen mer eller mindre mot spjeldets tetningsflate når dreiespjeldventilén er lukket. Et slikt innlegg har ved en kjent dreiespjeldtype, form av en ring av aluminium som ligger utenom tetningsringen inne i det spor som tetningsringen befinner seg i. Ved bruk av dreiespjeldventiler i forbindelse med kryogene fluida, vil således nevnte ring som her-etter kalles klemringen, krympe mer enn materialet i spjeldet og huset og derved øker tetningstrykket ved at tetningsringens tetningsleppe presses mot spjeldets tetningsflate. Denne ring er imid-lertid lite elastisk og konstruksjonen krever derfor meget snevre toleranser og vil ikke helt hindre "kaldflyt" av tetningsringens materiale (FEP) under temperaturvariasjonene dreiespjeldv,entilen ut-settes for. in connection with sealing rings of inelastic material such as PFEP or similar, to use a form of insert which, under the various relevant temperature conditions, presses the sealing ring more or less against the sealing surface of the damper when the rotary damper valve is closed. In the case of a known rotary damper type, such an insert has the form of a ring of aluminum which lies outside the sealing ring inside the groove in which the sealing ring is located. When using rotary damper valves in connection with cryogenic fluids, said ring, which is hereafter called the clamping ring, will thus shrink more than the material in the damper and the housing, thereby increasing the sealing pressure as the sealing lip of the sealing ring is pressed against the sealing surface of the damper. However, this ring is not very elastic and the construction therefore requires very tight tolerances and will not completely prevent "cold flow" of the sealing ring material (FEP) during the temperature variations to which the rotary damper is exposed.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en tetning ved dreiespjeldventiler av ovennevnte type hvor selve tetningsringen med klemring blir vesentlig men elastisk eller fjærende, for derved å unngå kaldflyting av tetningsringens materiale, spesielt ved høyere temperaturer samt å oppnå åt klem-ringens spennkraft øker ved synkende temperaturer slik at;tetningsringens tetningsleppe derved presses til fastere anlegg mot spjeldets tetningsflate. Samtidig er hensikten å tilveiebringe en tetningsring som på grunn av sin tverrsnittsform og tverrsnittsformen til det innvendige spor i ventilhuset, fastholdes slik at 'tetningsringen ikke kan rives ut ved store strømningshastigheter i ventilen, samt å hindre at forurensninger kan trenge inn i det U-formede spor, og at tetningsringen ytterligere pådras av væsketrykket. The purpose of the present invention is to provide a seal for rotary valve valves of the above-mentioned type where the sealing ring itself with clamping ring becomes essentially elastic or springy, thereby avoiding cold flow of the sealing ring's material, especially at higher temperatures and to achieve that the clamping force of the clamping ring increases by decreasing temperatures so that; the sealing lip of the sealing ring is thereby pressed into firmer contact with the sealing surface of the damper. At the same time, the purpose is to provide a sealing ring which, due to its cross-sectional shape and the cross-sectional shape of the internal groove in the valve housing, is retained so that the sealing ring cannot be torn out at high flow rates in the valve, as well as to prevent contaminants from penetrating into the U-shaped groove, and that the sealing ring is further affected by the liquid pressure.

Dette er ifølge oppfinnelsen oppnådd ved at det, nyttes en i og for seg kjent tetningsring av FEP eller lignende hvor klemringen utgjøres av en ringformet skruefjær fortrinnsvis spundet av båndformet-materiale som f.eks. syrefast stål, hvilken klemring gir tetningsringen den ønskede elastisitet og virker på ringens bredde (tykkelse) og ikke på omkretsen. Denne gir derfor en ideell fjæring ved alle temperaturer og den fordel at fjærens spennkraft øker ved synkende temperatur på grunn av den økende fasthet i materialet ved synkende temperatur. Selve tetningsringens tverrsnitt er i det vesentlige U-formet med en radielt innadragende tetningsleppe ved det ene U-bens midtparti og en radielt utadragende flens fra U-bunnens sidekant idet nevnte ringformede skruefjær er anbragt inne i U-formen. Som innledningsvis nevnt, er det innvendige spor i ventilhuset underskåret og fremviser en radielt innad åpen sliss hvorigjennom nevnte tetningsleppe rager ut for samvirke med spjeldets tetningsflate når dette står i lukket stilling, samt at den radielt utadragende flens er fastklemt i et sirkulært rom ved sporets bunn mellom fastholdelsesringen og det sirkulære sete i ventilhuset. Derved blir tetningsringen fastholdt i det underskårne spor i ventilhuset mens .kun den smale tetningsleppe rager utenfor sporets smale slissåpning hvorved tetningsringen ikke kan vrenge seg ut selv under de ugunstigste forhold som ved store fluidumhastigheter i ventilen, fastgroing på spjeldets tetningsflate eller lignende. Tetningsringen ligger således godt skjermet og faren for skader på grunn av forurensninger er minimal og det er utelukket at forurensninger kan bygge seg opp bak tetningsringen. According to the invention, this is achieved by using a known sealing ring of FEP or the like where the clamping ring consists of an annular helical spring preferably spun from band-shaped material such as e.g. acid-resistant steel, which clamping ring gives the sealing ring the desired elasticity and acts on the width (thickness) of the ring and not on the circumference. This therefore provides an ideal suspension at all temperatures and the advantage that the tension of the spring increases with decreasing temperature due to the increasing firmness of the material with decreasing temperature. The cross-section of the sealing ring itself is essentially U-shaped with a radially extending sealing lip at the middle part of one U-leg and a radially extending flange from the side edge of the U-bottom, as said ring-shaped coil spring is placed inside the U-shape. As mentioned at the outset, the internal groove in the valve housing is undercut and exhibits a radially inwardly open slot through which said sealing lip protrudes for cooperation with the damper's sealing surface when this is in the closed position, and that the radially projecting flange is clamped in a circular space at the bottom of the groove between the retaining ring and the circular seat in the valve body. Thereby, the sealing ring is retained in the undercut groove in the valve housing, while only the narrow sealing lip protrudes outside the groove's narrow slot opening, whereby the sealing ring cannot twist out even under the most unfavorable conditions such as high fluid velocities in the valve, overgrowth on the damper's sealing surface or the like. The sealing ring is thus well shielded and the risk of damage due to contamination is minimal and it is ruled out that contamination can build up behind the sealing ring.

Det sirkulære sete i ventilhuset befinner seg fortrinnsvis ved spjeldets hovedtrykkside mot hvilket setet U-formens munning er vendt og det er anordnet kommunikasjon mellom hovedtrykk-siden og rommet ved U-formens munning ved hjelp av f.eks. boringer i ventilhusets gode. Dette for å utligne trykkforholdene i ventilhuset og i det innvendige spor i dette hvori tetningsringen er anbragt . The circular seat in the valve housing is preferably located at the damper's main pressure side towards which seat the mouth of the U-shape faces and communication is arranged between the main pressure side and the space at the mouth of the U-shape by means of e.g. bores in the valve housing. This is to equalize the pressure conditions in the valve housing and in the internal groove in this in which the sealing ring is placed.

De karakteristiske trekk ved oppfinnelsen vil forøvrig fremgå av de etterfølgende krav og en utførelsesform av oppfinnelsen vil bli beskrevet nærmere i den etterfølgende beskrivelse med hen-visning til et i tegningen skjematisk vist utførelseseksempel. The characteristic features of the invention will also be apparent from the subsequent claims and an embodiment of the invention will be described in more detail in the subsequent description with reference to an embodiment shown schematically in the drawing.

I tegningen viser In the drawing shows

fig. 1 et snitt gjennom en dreiespjeldventil av den omtalte type, vinkelrett på dreiespjeldets dreieakse, og fig. 1 a section through a rotary damper valve of the mentioned type, perpendicular to the rotary damper's axis of rotation, and

fig. 2 viser i større detalj tetningsringen i det innvendige spor i ventilhuset og i anlegg mot spjeldets tetningsflate, s amt at fig. 2 shows in greater detail the sealing ring in the internal groove in the valve housing and in contact with the sealing surface of the damper, as well as that

fig. 3 viser samme som i fig. 2, men i perspektiv og i fig. 3 shows the same as in fig. 2, but in perspective and i

større målestokk for tydeligere å vise klemringen og dens virkning på selve tetningsringen.. larger scale to more clearly show the clamping ring and its effect on the sealing ring itself..

Fig. 1 viser en dreiespjeldventil av vanlig type om-fattende et eksentrisk opplagret spjeld 1 i et ventilhus 2. Spjeldets 1 dreieakse 3 er forskjøvet i forhold til et sentralt plan gjennom spjeldets sfæriske tetningsflate h som samvirker med en tetningsring 5 anbragt i et innvendig spor 6 i ventilhuset 2. Det innvendige spor 6 er tilveiebragt mellom et sirkulært sete 7 i ventilhusets 2 vegg og en holdering 8 som kan presses mot tetnings- Fig. 1 shows a rotary damper valve of the usual type comprising an eccentrically mounted damper 1 in a valve housing 2. The rotary axis 3 of the damper 1 is offset relative to a central plane through the damper's spherical sealing surface h which interacts with a sealing ring 5 placed in an internal groove 6 in the valve housing 2. The internal groove 6 is provided between a circular seat 7 in the wall of the valve housing 2 and a retaining ring 8 which can be pressed against the sealing

j j

ringen 5 ved hjelp av hensiktsmessige midler som f.eks. <:>en utenfor holderingen 8 og i noe avstand fra denne anordnet ring 9 som er låst mot aksial bevegelse i ventilhuset 2 i retning fra spjeldet 1 ved hjelp av en låsring 10 anbragt i et spor 11 i ventilhusets vegg og som samvirker med en avtrapning 12 i ringen 9. I ringen 9 er det tilveiebragt et antall gjengede hull 13 for anbringelse lav skrue-bolter lH som ved tiltrekning bringes til anlegg mot holderingen 8 som derved" fastholder tetningsringen 5. the ring 5 using appropriate means such as e.g. <:>one outside the retaining ring 8 and at some distance from this arranged ring 9 which is locked against axial movement in the valve housing 2 in the direction from the damper 1 by means of a locking ring 10 located in a groove 11 in the wall of the valve housing and which cooperates with a taper 12 in the ring 9. In the ring 9, a number of threaded holes 13 are provided for the placement of low screw-bolts 1H which, when tightened, are brought into contact with the retaining ring 8 which thereby "retains the sealing ring 5.

Fig. 2 viser sporet 6 med tetningsring 5 og holdering Fig. 2 shows the groove 6 with sealing ring 5 and retaining ring

8 i større målestokk. Det fremgår herav tydelig at tetningsringen 8 on a larger scale. It is clear from this that the sealing ring

5 er anbragt i et underskåret spor som fremkommer ved at holderingen 8 har en sirkulær leppe 15 som rager ut og forminsker sporets 6 munning 16 hvis andre side begrenses av en tilsvarende leppe 17 anbragt på en innfatningsring 18 som ligger an mot det sirkulære sete 7 i ventilhuset 2 og som ved sin side motsatt av nevnte isete 7, er utformet for anlegg mot samt fastholdelse av tetningsringen 5. 5 is arranged in an undercut groove which results from the fact that the retaining ring 8 has a circular lip 15 which protrudes and reduces the mouth 16 of the groove 6, the other side of which is limited by a corresponding lip 17 placed on a frame ring 18 which rests against the circular seat 7 in the valve housing 2 and which on its side opposite the aforementioned ice seat 7, is designed for contact with and retention of the sealing ring 5.

Tetningsringen 5 som fastholdes mellom holderingen 8 The sealing ring 5 which is retained between the retaining ring 8

og innfatningsringen 18, er av fortrinnsvis FEP materiale med U-formet tverrsnitt og en radielt innadragende tetningsleppe 19 ved det ene U-bens midtparti og en radielt utadragende flens 20 fra U-bunnens sidekant. Den innadragende tetningsleppe 19 rager ut gjennom munningen eller slissen 16 mellom holderingens 8 og ;innfatnings-ringens 18 mot hverandre vendte lepper 15 resp. 17 og ligger i anlegg mot spjeldets 1 sfæriske tetningsflate 4. Den radielt utadragende flens. 20 er fastklemt i et sirkulært rom 21 ved isporets 6 bunn mellom holderingen 8 og innfatningsringen 18 som ligger an mot det sirkulære setet 7 i ventilhuset 2. I tetningsringens 5 U-form er det anbragt en ringformet skruefjær 22 av fortrinnsvis rustfritt stål som under de forskjellige aktuelle temperaturforhold and the casing ring 18, is preferably made of FEP material with a U-shaped cross-section and a radially extending sealing lip 19 at the middle part of one U-leg and a radially extending flange 20 from the side edge of the U-bottom. The inwardly extending sealing lip 19 protrudes through the mouth or slot 16 between the opposite lips 15 and 18 of the retaining ring 8 and the frame ring 18 respectively. 17 and lies in contact with the damper's 1 spherical sealing surface 4. The radially projecting flange. 20 is clamped in a circular space 21 at the bottom of the ice groove 6 between the retaining ring 8 and the frame ring 18 which rests against the circular seat 7 in the valve housing 2. In the U-shape of the sealing ring 5, an annular coil spring 22 of preferably stainless steel is placed under the different current temperature conditions

i j in j

presser tetningsringen 5 og derved den innadragende tetningsleppe 19 mer eller mindre sterkt mot spjeldets 1 tetningsflate 4 når dreie-spj eldventilen er lukket. presses the sealing ring 5 and thereby the retracting sealing lip 19 more or less strongly against the sealing surface 4 of the damper 1 when the rotary damper fire valve is closed.

Materialet PFEP som tetningsringen 5 er framstilt av, The material PFEP from which the sealing ring 5 is made,

er stort sett uelastisk og vil etter at tetningsringen 5 er montert på plass i ventilhuset og spjeldet 1 bringes til lukket stilling, blir noe deformert ved "kaldflyting" for å tilpasse seg spjeldets 1 tetningsflate M og eventuelle mikroskopiske ujevnheter i denne. is largely inelastic and will, after the sealing ring 5 is mounted in place in the valve housing and the damper 1 brought to the closed position, be somewhat deformed by "cold flow" to adapt to the damper 1's sealing surface M and any microscopic irregularities therein.

Klemringene 22 som utgjøres av en ringformet skruefjær, fortrinnsvis spundet av et båndformet materiale som f.eks. syrefast stål, utøver et innadrettet trykk på tetningsringen 5 og den innadragende tetningsleppe 19 ved at hver enkelt skruevikling ligger fjærende an mot U-formens ben og blir ved lukning av spjeldet 1, be-lastet via tetningsleppen 19 slik at hver enkelt skruefjærvikling får en noe oval form som tydelig fremgår av perspektivskissen i fig. 3. Dette bevirker tilstrekkelig tetningstrykk ved høyere temperaturer, og ved synkende temperaturer vil fjærens innadrettede spennkraft øke ved den derav følgende økning av materialets fasthetsegenskaper. The clamping rings 22 which are formed by an annular coil spring, preferably spun from a band-shaped material such as acid-resistant steel, exerts an inward pressure on the sealing ring 5 and the retracting sealing lip 19 by the fact that each individual screw winding rests resiliently against the leg of the U-shape and is, when the damper 1 is closed, loaded via the sealing lip 19 so that each individual screw spring winding receives a somewhat oval shape which is clearly evident from the perspective sketch in fig. 3. This causes sufficient sealing pressure at higher temperatures, and at decreasing temperatures the spring's inward tension force will increase due to the resulting increase in the material's firmness properties.

Tetningsprinsippet er således basert på mekanisk og termisk belastning samtidig som det også er trykkfølsomt ved at sporet 6 står i forbindelse med dreiespjeldventilens hovedtrykkside ved hjelp av boringer 23 slik at trykket forplanter seg til tetningsringens U-form og bevirker øket anleggstrykk av tetningsleppen 19 The sealing principle is thus based on mechanical and thermal load while also being pressure sensitive in that the groove 6 is connected to the main pressure side of the butterfly valve by means of bores 23 so that the pressure is propagated to the U-shape of the sealing ring and causes increased contact pressure of the sealing lip 19

mot spjeldets 1 tetningsflate 4. against the damper's 1 sealing surface 4.

Den termiske tetningsutformning belaster tetningsringen som en funksjon av temperaturen. Dette skyldes først og fremst den skruefjærformede klemring 22 som opprettholder tetningsringens 5 fjærende egenskap. Ved synkende temperaturer øker fjærkraften hvilket som ovenfor nevnt, skyldes økende fasthetsegenskaper ved synkende temperatur. Når ventiltemperaturen synker, økes tetningstrykket mellom spjeldet 1 og tetningsringen 5 hvorved det opprettholdes en tett avstengning ved kryogeniske temperaturer. Når ventiltemperaturen stiger, minsker tetningstrykket mellom spjeldet 1 og tetningsringen 5 under opprettholdelse av tetningen. Dette trekk hindrer kaldflyting av FEP ved høyere temperaturer. The thermal seal design stresses the seal ring as a function of temperature. This is primarily due to the helical spring-shaped clamping ring 22 which maintains the springy property of the sealing ring 5. At decreasing temperatures, the spring force increases which, as mentioned above, is due to increasing firmness properties at decreasing temperatures. When the valve temperature drops, the sealing pressure between the damper 1 and the sealing ring 5 is increased, whereby a tight shut-off is maintained at cryogenic temperatures. When the valve temperature rises, the sealing pressure between the damper 1 and the sealing ring 5 decreases while maintaining the seal. This feature prevents cold flow of FEP at higher temperatures.

Den omtalte dreiespjeldventil vil være tett ved alle The mentioned rotary damper valve will be closed at all

i in

trykk når trykket og derved fluidets strømningsretning skjer mot dreiespjeldventilens .hovedtrykkside som er på samme side som spjel- pressure when the pressure and thereby the flow direction of the fluid occurs towards the rotary damper valve's main pressure side, which is on the same side as the damper

dets 1 dreieakse 3. Ved motsatt trykk og strømningsretning vil dreiespjeldventilen være tett ved trykk opptil ca. 7 bar. På grunn av den spesielle utformning med holdering 8 og innfatningsring 18 hvorimellom tetningsringen 5 blir fastholdt, er tetningsringen 5 its 1 axis of rotation 3. With the opposite pressure and flow direction, the rotary butterfly valve will be tight at pressures up to approx. 7 bars. Due to the special design with retaining ring 8 and frame ring 18 between which the sealing ring 5 is held, the sealing ring 5 is

sikret mot å bli trukket ut av stilling ved f.eks. store, strømnings-hastigheter i ventilen. Videre kan tetningsringen og holde- og innfatningsringen lett skiftes ut ved eventuell ødeleggelse, av disse. secured against being withdrawn from a position by e.g. large flow rates in the valve. Furthermore, the sealing ring and the holding and frame ring can be easily replaced in the event of damage.

Claims

1. Device for a rotary damper valve, especially intended for use with cryogenic fluids, with the rotary axis of the damper shifted in front

hold to a plane through the spherical sealing surface of the damper which cooperates with a sealing ring located and retained in an internal groove in the valve body provided between a circular seat in the wall of the valve body and a retaining ring which is pressed against the sealing ring in a suitable manner for retaining the same, which internal] groove is undercut and presents a radially inwardly open slot through which a radially inwardly extending sealing lip on the sealing ring extends to cooperate with the damper's sealing surface when it is in the closed position, and where the sealing ring is of the type that is subjected to both spring pressure and fluid pressure, characterized by the sealing ring (5) has an essentially U-shaped cross-section with the radially extending sealing lip (19) arranged at the middle part of the U-leg, and with a radially extending flange (20) from the side edge of the U-bottom, which flange (20) is clamped in a circular space (21) at the bottom of the groove (6) between the retaining ring (8) and the circular seat (7) in the valve housing (2), as well as a clamping ring in the form of an annular screw spring (22) made of stainless steel placed between the legs in the U shape.

2. Device according to claim 1, characterized in that the circular seat (7) is located at the main pressure side of the damper (1), towards which seat the mouth of the U-shape is turned, and that communication (23) is arranged between the pressure side and the space at U -the mold's mouth.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that a frame ring (l8) is arranged for contact with the seat (7), the opposite side of which is designed for contact with the sealing ring (5) in order to, in cooperation with the retaining ring (8), retain the sealing ring ( 5) in the valve housing (2).