NO167477B - Tetningsanordning for kuleventil - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en tetningsanordning for kuleventiler med et ventilhus og et ventillegeme, hvor trykket av mediet i vedkommende rørsystem eller lignende kan bidra til å forsterke presset i tetningsflaten når ventilen er lukket, hvor det på ventillegemet er anordnet en sirkulær membranskive med størrelse og form stort sett svarende til strømningstverrsnittet i ventilen, og med slik avpasset stivhet at den kan undergå elastisk deformasjon under påvirkning av mediets trykk når ventilen er lukket, at det på motsatt side av membranskiven i forhold til den som . påvirkes av mediet, er anordnet et smalt anleggsparti som membranskiven ligger an mot, at anleggspartiet avgrenser en hoveddel av membranskivens areal som er innrettet til å gi etter for mediets trykk, med den nevnte elastiske deformasjon som resultat, og at en annen del av membranskivens areal på den andre siden av anleggspartiet i forhold til hoveddelen, omfatter et tetningsorgan og er innrettet til ved den elastiske deformasjon å beveges i motsatt retning av hoveddelen, slik at tetningsorganet får øket press i tetningsflaten og dermed bidrar til forbedret tetning.

En tetningsanordning som angitt ovenfor er tidligere beskrevet i EP 11289. En av de ventiltyper som tetnings-anordningen kan tenkes anvendt for er f.eks. en kuleventil for anvendelse under vann som beskrevet i norsk patentsøknad nr. 860923.

Konstruksjonen ifølge EP 11289 er basert på at medietrykket virker inn på en membranskive og at elastisk deformasjon av membranskiven under påvirkning av medietrykket tjener til å øke presset i tetningsflaten eller pakningen i ventilen. Det blir dermed mulig å sørge for at pakningstrykket blir lite ved ventilmanøvrering, mens tetningsvirkningen blir for-sterket når trykket av mediet utøves mot membranskiven i ventilen.

Ved anvendelse av ovennevnte tetningsanordning i ventiler med store dimensjoner, f.eks. for bruk i rørledninger og installasjoner innen olje- og gassvirksomhet, kan det like-vel oppstå et uønsket stort pakningstrykk ved ventilmanøv-rering .

Denne oppfinnelse slik som angitt i patentkravet gir en ny og fordelaktig løsning på dette problem, hvilket vil fremgå av den følgende beskrivelse.

Konstruksjonen ifølge oppfinnelsen er i korthet basert på at den omfatter en kanal gjennom ventillegemet for fremføring av hydraulisk eller pneumatisk trykk til et rom beliggende på baksiden av membranskiven. Ved tilførsel av trykkmedium kan membranskiven presses noe ut og derved vil presset i tetningsflaten reduseres og manøvrering av ventilen blir lettere.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Figur 1 viser et forenklet snitt gjennom en kuleventil forsynt med en tetningsanordning ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen,

figur 2 viser i snitt og rent skjematisk en tetningsanordning som på figur 1, i avlastet stilling (A), henholdsvis i en trykkpåvirket stilling (B) hvor membranskiven er defor-mert under påvirkning av medietrykket, og

figur 3 viser et enderiss av ventilanordningen på figur 1.

På figur 1 er det vist en del av et ventilhus 11 for en kuleventil med et ventillegeme 2 i form av en rotor som kan dreies om en akse 1. På figuren er ventilen vist i lukket stilling. I ventilhuset 11 er det utformet en sfærisk tet-ningsflate 10 omkring det åpne strømningstverrsnitt inn i ventilen. Med piler P er det antydet hvordan trykket av mediet i et tilstøtende rørsystem virker mot ventilen og ventillegemet 2.

De virksomme deler eller komponenter på ventillegemet 2 i den stilling som er vist på figur 1, omfatter i første rekke ifølge oppfinnelsen en såkalt membranskive 5 som langs om-kretsen har et tetningsparti eller -organ 3, evt. i form av et særskilt pakningselement, som er innrettet til å'samvirke med den nevnte flate 10 på ventilhuset, for å stenge for gjennomløp. Mer spesielt fremgår det av figur 1 at tetningsorganet 3 har form av en avskrådd kant som svarer til formen av tetningsflaten eller setet 10 på ventilhuset. Det er klart at konstruksjonsdetaljene på dette punkt kan varieres på mange måter, basert enten på prinsippet bløt pakning eller prinsippet hård pakning.

Membranskiven 5 er festet til ventillegemet 2 på sitt midtparti, som er forsynt med en spindel 7 med gjenger innrettet til å samvirke med en mutterlignende del 6 som er opptatt i en utboring 12 i ventillegemet 2. Mutteren 6 er låst mot dreining i ventillegemet ved hjelp av passende låseorganer, f.eks. kiler 8. Mutteren er blokkert mot aksiell forskyvning ut av hulrommet 12 (mot høyre på figur 1) ved hjelp av en låsering 9, f.eks. en seegerring.

Membranskiven 5 monteres på ventillegemet 2 ved å dreies i sin helhet og dermed gjenges sammen med mutteren 6, hvilket

hensiktsmessig skjer ved hjelp av et verktøy innrettet til å samvirke med et fastspenningshode 15 på forsiden av membranskiven 5. En passende utforming av dette hodet 15 fremgår av figur 3. Ved fastspenning ved hjelp av dette kan membranskiven 5 bringes til anlegg mot et anleggsparti 4 som har et

i seg selv lukket forløp på baksiden av membranskiven 5. Tilspenningen ved hjelp av hodet 15 gjør det mulig å fin-regulere innstillingen av membranskiven, idet denne som følge av hensiktsmessig valgt stivhet kan deformeres med anleggspartiet 4 som vippepunkt eller rettere sagt som vippelinje, idet innskruing av membranskivens midtparti fører til en tilsvarende bevegelse av tetningskanten 3 ut fra ventillegemet 2 i retning mot flaten 10 på ventilhuset 11. På denne måte får man kontroll over den forspennings-kraft som tetningskanten 3 har mot den sfæriske tetnings-flate 10 når det ikke opptrer et så stort medietrykk P at dette går utover den nevnte forspenningsvirkning.

Ved lukket ventil som på figur 1 og med et tilstrekkelig

høyt medietrykk P vil den elastiske deformasjon av membranskiven 5 føre til at midtpartiet av denne med spindelen 7 og dermed mutteren_6, beveges innad (til venstre på figur 1) i ventillegemets'hulrom 12. Samtidig skjer det en motsatt bevegelse av det ytre omkretsparti av membranskiven, det vil si av partiet med tetningskanten 3, slik at tetnings- eller pakningstrykket forhøyes.

Det sier seg selv at de bevegelser man her arbeider med er av temmelig små dimensjoner, både når det gjelder innstil-ling av forspenningen ved hjelp av dreining av hodet 15 og når det gjelder den elastiske deformasjonen bevirket av medietrykket P. Ved ventildimensjoner på eksempelvis opptil 20 tommer (50 cm diameter) kan de nevnte bevegelser betrakt-et ved tetningskanten 3 dreie seg om 1 til 2 tiendedels millimeter.

Den foran omtalte virkning basert på elastisk deformasjon av membranskiven er skissert mer skjematisk på figur 2. Figur 2A viser således en tilnærmet plan og ubelastet membranskive 22 montert på et ventillegeme 20 med anleggsparti 24, gjerne basert på en sirkulær hovedform, det vil si med sirkulær membranskive 22 og et sirkulært forløp av anleggspartiet 24 på ventillegemet 20. Dermed har også anleggspartiet 24 anlegg langs en sirkellinje på baksiden av membranskiven 22. Et samvirkende ventilhus 21 har et seteparti 30 som en tet-ningskant eller et tetningsorgan 33 på periferien av membranskiven 22 kan legges an mot. Dette anlegg vil også stort sett følge en sirkellinje, med diameter Dp som angitt på figur 2A. Tilsvarende er det for anleggspartiets sirkel vist en diameter Do.

Mens figur 2A illustrerer forholdene ved ubelastet membranskive, det vil si at trykket er det samme på begge sider av membranskiven, viser figur 2B membranskiven i en stilling markert ved 22' under elastisk deformasjon forutsatt at rør-løpet inn til ventilen står under trykk av vedkommende medium. På grunn av dette trykk vil membranskiven 22' ha bøyet seg inn mot ventillegemet 20 i området innenfor anleggspartiet 24 (diameter Do). Tetningsorganet 33 vil imidlertid få en motsatt bevegelse, idet dette presses mer tett-sluttende mot ventilsetet 30 slik at tetningsvirkningen for-sterkes .

Med andre ord avgrenser anleggspartiet 24 en hoveddel av membranskivens areal som er innrettet til å gi etter for medietrykket, slik at den beskrevne elastiske deformasjon fremkommer. Størrelsen av denne hoveddel av arealet i forhold til en annen del utenfor anleggspartiet, avpasses ved valg av forholdet mellom diameteren Do og diameteren Dp, med sikte på en hensiktsmessig pakningstrykkøkning i hver enkelt installasjon. Det vil normalt være å foretrekke at anleggspartiet er anordnet slik i forhold til membranskiven at medietrykket mot den nevnte hoveddel av arealet utøver et vesentlig større moment i forhold til anleggspartiet enn medietrykket mot den nevnte annen del av arealet. I denne forbindelse vil det innsees at prinsippet for vektarmer ut-nyttes. Den nevnte annen del av membranskiven 22, det vil si trykkflaten mellom diametrene Dp og Do vil være vesentlig mindre enn den trykkflate som er representert ved diameteren Do, nemlig den nevnte hoveddel av membranskivens areal. Det er klart at anleggskraften for tetningskantens eller -organets press mot tetningsflaten eller setet på ventilhuset vil øke med økende trykk i mediet i rørsystemet.

Avhengig av om tetningen er basert på prinsippet hård, henholdsvis bløt pakning som nevnt ovenfor, og andre faktorer, kan det anvendes mange forskjellige materialer i de komponenter og konstruksjonsdeler som inngår i den foran omtalte anordning. Membranskiven kan f.eks. lages av stål eller et annet metall og tetningen kan skje mellom stål evt. metall og et elastomermateriale eller andre materialtyper slik det er kjent ved forskjellige ventilkonstruksjoner.

Som et ytterligere viktig trekk ved anordningen ifølge oppfinnelsen er det gjennom ventillegemet 2 på figur 1 vist en kanal 2A som fører frem til hulrommet 12 i rotoren. Dette hulrom står i forbindelse med rommet 13 på baksiden av membranskiven 5. Ved tilførsel av et trykkmedium, f.eks. hydraulisk olje eller trykkluft gjennom kanalen 2A, kan membranskiven 5 presses noe ut eller tilbake fra rotoren 2 mot virkningen av medietrykket P. Dermed vil presset i tetningsflaten 3/10 bli redusert og manøvrering av ventilen blir lettere.

Den her nevnte avlastning ved hjelp av hydraulisk eller pneumatisk trykk gjennom kanalen 2A forutsetter en aksiell bevegelighet i membranskivens midtparti eller festeparti 6, 7, 15 som tidligere beskrevet. Ved konstruksjoner hvor hydraulisk eller pneumatisk avlastning på denne måte ikke er påkrevet, kan det imidlertid være mulig å ha en fast for-ankring av membranskivens midtparti uten aksiell bevegelighet. Også i en slik utførelse vil passende materialvalg og dimensjonering for membranskiven kunne muliggjøre den beskrevne virkning basert på elastisk deformasjon.

Som tidligere antydet er oppfinnelsen ikke begrenset til kuleventiler som vist i eksempelet på tegningenes figur 1 og 3, men kan finne anvendelsen ved alle ventiltyper som har lignende forhold, så som seteventiler osv.

Claims (1)

1. Tetningsanordning for kuleventiler med et ventilhus (11,21) og et ventillegeme (2,20), hvor trykket av mediet i vedkommende rørsystem e.l. kan bidra til å forsterke presset i tetningsflaten (3/10,33/30) når kuleventilen er lukket, hvor det på ventillegemet (2,20) er anordnet en sirkulær membranskive (5,22) med størrelse og form stort sett svarende til strømningstverrsnittet i ventilen, og med slik avpasset stivhet at den kan undergå elastisk deformasjon under påvirkning av mediets trykk når kuleventilen er lukket, at det på motsatt side av membranskiven (5,22) i forhold til den som påvirkes av mediet, er anordnet et smalt anleggsparti (4,24) som membranskiven ligger an mot, at anleggspartiet (4,24) avgrenser en hoveddel av membranskivens areal som er innrettet til å gi etter for mediets trykk, med den nevnte elastiske deformasjon som resultat, og at en annen del av membranskivens areal på den andre siden av anleggspartiet (4,24) i forhold til hoveddelen, omfatter et tetningsorgan (3,33) og er innrettet til ved den elastiske deformasjon å beveges i motsatt retning av hoveddelen, slik at tetningsorganet får øket press i tetningsflaten (3/10,33/30) og dermed bidrar til forbedret tetning, karakterisert ved at den omfatter en kanal (2A) gjennom ventillegemet (2) for frem-føring av hydraulisk eller pneumatisk trykk til et rom (12,13) svarende hovedsakelig til den nevnte hoveddel av arealet og beliggende på den nevnte motsatte side (baksiden) av membranskiven (5).