NO171235B - Tetningsinnretning for spjeldventil - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en tetningsinnretning for spjeldventil for å gi tetning oppstrøms/nedstrøms i forhold til et lukkeorgan av den type som omfatter et lukkeelement som er bevegelig innenfor et tubulært legeme, idet denne innretningen innbefatter: to sirkulære, i alt vesentlig konsentriske tetningselementer, nemlig: et første element som gir statisk tetning, og et andre element som innbefatter, på den siden som er motsatt det første elementet, en sirkulær tetningsoverflate som er beregnet for samvirke med en tettende flate av lukkeelementet som også er sirkulært for derved å gi dynamisk tetning, en ettergivende deformerbar membran som på tettende måte forbinder nevnte elementer, - en reaksjonsring som er anbragt mot det andre tetningselementet, motstående nevnte tetningsoverflate, for derved å danne en sammenstilling som er radielt bevegelig og fjerntliggende fra det første tetningselementet.

I disse typer av lukkeorganer må den tettende foring spille en flerfunksjon. Den må på ett og samme tidspunkt gi statisk tetning, dynamisk tetning og kontinuitet av tetning mellom statisk tetning og dynamisk tetning.

Disse tetningsfunksjoner er særlig delikate å oppnå, særlig i det tilfellet når, p.g.a. driftsbetingelsene for lukkeorganet, den tettende foringen må på en og samme tid lages av et mykt materiale som er i stand til å passe med over-flatebetingelsene for setets bæreflate for derved å gi den beste tetning, være laget av et hardt og stivt materiale som er i stand til å motstå de mekaniske krefter som skyldes kontakttrykket mellom foring/sete, og trykket av fluidumet som skal avtettes, og likevel være tilstrekkelig fleksibelt til å muliggjøre relative bevegelser mellom lukkeelementet og et legeme uten ugunstig å påvirke tetningen.

I realiteten, i dette tilfellet når, i den lukkede posisjon av lukkemidlet, den tettende overflaten av lukkeelementet ikke er nøyaktig sentrert på den dynamiske tetningsoverflaten av foringen, vil sistnevnte ikke sammentrykkes jevnt, slik at homogen tetning ikke kan oppnås hele veien rundt lukkeorganet. I de deler hvor foringen er sterkt komprimert av lukkeelementet, kan lukkeorganet motstå betydelige trykk, mens i de deler som er diametralt motsatt disse sistnevnte, er tetningen uviss og risiko for lekkasjer ved høyt trykk er store.

For å overvinne disse ulemper, er det gjort forsøk med å utstyre lukkeorganet med mekanismer for å sentrere lukkeelementet med hensyn til den tettende foringen, idet disse mekanismer vedrører enten kinematikken for lukkeorganet eller selve lukkeorganet.

Disse løsninger er imidlertid kompliserte, upålitelige og medfører en betydelig økning av kostnaden for lukkeorganet.

Det er også blitt foreslått å produsere den tettende foringen i form av en dobbel fleksibel O-tetning av metall omfattende: en første fleksibel O-tetningskonstruksjon av metall som gir statisk tetning med lukkeorganets legeme, - en andre fleksibel O-tetningskonstruksjon av metall som gir den dynamiske tetning, - middel for på tettende måte å forbinde de to tettende konstruksj onene.

Tettende foringer av denne type er i særdeleshet beskrevet i FR-A-2 559 232 og EP-Å-202 156.

Ifølge en annen kjent utførelsesform omfatter den tettende f6ringen også: en radiell membran laget av et ettergivende materiale som sammenbinder de to tettende konstruksjonene, mens disse omhylles i det minste delvis for derved å gi kontinuiteten av tetning mellom statisk tetning og dynamisk tetning, og samtidig tillate selvsentrering av den andre tetningskonstruksjonen på tetningsoverflaten av lukkeelementet, og en flytende reaksjonsring som anbringes mot den andre tetningskonstruksjonen motsatt sonen av denne konstruksjon hvor tetningsoverflaten av lukkeelementet hviler.

En slik tettende foring som er beskrevet i fransk patent-publikasjon nr. 2 398 940 i søkerens navn, med tittel "Dobbel fleksibel 0-tetning", gir utmerkede resultater, særlig i tilfellet av ventiler eller kraner som er tilsiktet å operere under forhold (høye eller lave temperaturer) for hvilke bruken av konvensjonelle elastomere foringer er forbudt.

Til tross for disse fordeler har denne foring ikke desto mindre et antall ulemper.

Først og fremst innbefatter den en fjernbar reaksjonsring som ikke er festet til sammenstillingen som er dannet av de to 0-tetningskonstruksjonene og av den fleksible membranen.

Det er klart at dette trekk gjør monteringen av foringen i lukkeorganet mer delikat med risikoen for å miste reaksjonsringen før sammenstilling, eksempelvis under håndtering, lagring, levering eller andre operasjoner som disse foringer utsettes for.

En annen ulempe som skyldes konstruksjonen av denne foring består i at den ikke gir god initiell sentrering av reaksjonsringen på O-tetningskonstruksjonen med hvilken den samvirker for å gi dynamiske tetninger av lukkeorganet. Så snart foringen er blitt montert i lukkeorganet, vil reaksjonsringen dessuten få en viss aksiell mobilitet som gjør en slik sentrering risikofylt. På grunn av den usymmetriske form av foringen vil dessuten de påkjenninger som utøves av tetningskonstruksjonen når den utsettes for påvirkning av lukkeorganet, ha tendens til å flytte denne reaksjonsringen aksielt, mens desentreringen av denne økes.

Følgelig vil reaksjonsringen bli belastet usymmetrisk, vil ikke være i stand til å utøve optimal virkning på tetningskonstruksjonen, og særlig i tilfellet hvor lukkeslaget av lukkemidlet ikke er parallelt med foringens akse, kan tetningskonstruksjonen over tid bli oval.

Det kan til slutt bemerkes at på grunn av usymmetrien av påkjenningene som den mottar, må reaksjonsringen nødvendigvis dannes av en fast del, til utelukkelsen av alle andre materialer, eventuelt sammensatte som kan forestilles for økning av fleksibiliteten av tetningsoverflaten på den dynamiske tetningskonstruksjonen.

Hensikten med oppfinnelsen er å overvinne disse ulemper. Ved oppfinnelsen tilveiebringes en tetningsinnretning av den innledningsvis nevnte type, hvilken kjennetegnes ved at det andre tetningselement omfatter en omhylning som danner et ringformet hus, hvor en sirkulær del av dette danner den tettende overflaten, idet dette hus omslutter et ringformet, ettergivende, deformerbart leie som er tilpasset for å påvirke nevnte tettende overflater og reaksjonsringen som er strammet mot nevnte leie, og at denne omhylning omfatter to motstående vegger som gir en permanent sentrering av nevnte leie og av nevnte reaksjonsring.

Ytterligere utførelsesformer av oppfinnelsen vil fremgå av patentkravene, samt av etterfølgende beskrivelse med henvisning til de vedlagte tegningsfigurer, i form av ikke-begrensende eksempler. Fig. 1 er en aksiell halvseksjon av en første utførelsesform av en foring i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 viser en modifikasjon som er gjort på denne foring. Fig. 3 er et delvis snitt av en strupeventil hvor foringen som er vist i fig. 1 bæres av ventillegemet.

Den tettende foringen som er vist i fig. 1 innbefatter to i alt vesentlige konsentriske tetningskonstruksjoner, nemlig: en første fleksibel O-tetningkonstruksjon 1 av metall som innbefatter konvensjonelt en skruelinjet fjær 2 av torideform som er delvis dekket av en tettende omhylning 3 med et primært hus eventuelt innført mellom nevnte fjær 2 og nevnte tettende omhylning 3, idet denne første tetningskonstruksjon I gir statisk tetning, og

en andre tetningskonstruksjon 4 som innbefatter, i et tettende hus 5 som har en ringformet form med i alt vesentlig rektangulært snitt, en skruelinjet toroideformet fjær 6 som er dekket av et primært hus 7 og en reaksjonsring 8 av rektangulært snitt anbragt mot det primære huset 7.

Nærmere bestemt har det tettende huset 5 to. parallelle radielle flater 9, 10 og to aksielle flater, hvor en av disse II som er plasert motstående tetningskonstruksjonen, som har et sirkulært snitt, innbefatter en tettende overflate og hvor den andre av disse 12 er rett.

Toroidesammensti11 ingen som dannes av fjæren 6 og den primære omhyllning 7 passer således til konkaviteten hos den aksielle flaten 11 i det tettende huset 5 og holdes derfor aksielt i stilling.

På tilsvarende måte blir reaksjonsringen 8 fastholdt aksielt ved hjelp av de radielle flatene 9, 10 og radielt ved hjelp av den aksielle flaten 12.

I dette eksempel er de tettende hus 3 og 5 på tetningskonstruks j onene 1 og 4 dannet av ett og samme stykke, eksempelvis laget av metall, og danner i sin midtre del en radielt ettergivende deformerbar tetningsmembran 14 som gir tetningskontinuitet mellom de to tetningskonstruks;}onene 1 og 4 og spiller rollen av det ettergivende elementet som gir fleksibilitet for selvsentreringen av tetningskonstruksjonen 4.

Nærmere bestemt har dette stykket et omdreiningsprofilsnitt som er i alt vesentlig i form av en C, hvis to ender danner nevnte tettende hus 3, 5 og hvis bane, som danner membranen 14, har en sirkulær bøy 15 som gir denne ettergivende radiell def ormerbarhet.

Som nevnt ovenfor kan reaksjonsringen lages av forskjellige materialer. I dette eksempel består den av et spiralviklet metallbånd.

Som eksempel kan ovenfor nevnte foring med fordel gi oppstrøms/nedstrøms tetning for en strupeventil.

For dette formål kan den anbringes (som vist i fig. 3) i et radielt ringformet hulrom 16 som er dannet mellom et sideveis sideparti 16 av strupeventilens legeme 17 og en flens 18 som er festet på nevnte sideparti 16' ved hjelp av fastspennings-skruer 19. Dette hulrommet 16 munner inn i det indre kammeret 20 av ventilen, innenfor hvilket lukkeorganet 21 kan bevege seg. Dette sistnevnte kan eksempelvis dannes av en klaff som dreier seg innenfor legemet 17 og beveger seg i aksiell translasjon ved enden av lukkeslaget.

Det ringformede hulrommet 16 har et i alt vesentlig rektangulært tverrsnitt, hvis bredde er i alt vesentlig lik bredden av det tettende huset 5 på tetningskonstruksjonen 4. Den øvre sideflaten 22 og bunnen 23 av dette hulrom er dannet av en trinnutstyrt boring i flensen 18, mens den nedre sideflaten er dannet av det sideveis beliggende sidepartiet 16' på legemet.

I bunnen av hulrommet 16 er det tllvelebragt et ringformet spor 25, dannet av et trinnutformet parti av flensens 18 boring og av sidepartiet 16' på ventillegemet 17.

I dette ringformede spor 25 er O-tetningskonstruksjonen 1 tett anbragt for derved å oppnå nevnte statiske tetning.

Det bør bemerkes at denne tetningkonstruksjon 1 sammenstilles ved tidspunktet for montering av flensen 18, idet det tettende trykket oppnås eksempelvis ved å fastspenne flensen 18 mot ventillegemet 17.

På den nedre sideflaten av det ringformede hulrommet (sidepartiet 16') er det dannet en ringformet fordypning 26, av i alt vesentlig rektangulært snitt, hvor bøyen 15 på den tettende membranen 14 er anbragt.

Tetningskonstruksjonen 4 for å oppnå dynamisk tetning har en største diameter som er noe mindre enn den innvendige diameteren av legemet 17 ved nivået av huset 16 og middel-diameteren av konoidekanten 27 på klaffen 21, slik at denne tettende konstruksjon 4 rager såvidt innenfor det innvendige kammeret 20 og slik at, i lukket stilling, den aksielle flaten 11 av huset 5 og leiet som dannes av toroidefjæren 6 sammentrykkes mellom reaksjonsringen 8 og konoidekanen 27 på klaffen 21. Det er klart at denne konstruksjon gir selvsentrering av tetningskonstruksjonen 4 om kanten 27 på klaffen 21, under lukking, samtidig som der garanteres et homogent tettende trykk på kontaktflatene for disse to elementer.

Den tettende foringen som er vist i fig. 3 har en konstruksjon tilsvarende den som er vist ovenfor, ved at den også innbefatter: en første fleksibel O-tetningskonstruksjon 1 av metall som innbefatter en toroideformet skruelinjet fjær 2 som delvis dekkes av et tettende hus 3, idet denne første tetningskonstruks jon også gir statisk tetning, og - en andre tetningskonstruksjon 4 som gir dynamisk tetning og som har et tettende hus 5 av ringform med i alt vesentlig rektangulært snitt, idet det tettende hus 3, 5 for disse to tetningskonstruksjoner 1, 4 er dannet av et og samme stykke som har et omdreiningssnitt som er i alt vesentlig i form av en C, hvis ender danner tetningshusene 3, 5 og hvis bane, som danner membranen 14, har en sirkulær bøy 15 som gir denne ettergivende radielle deformasjon.

I dette tilfellet befinner imidlertid leiet som dannes av toroidefjæren 6 og reaksjonsringen 8 seg i et primært hus 29, idet dettes utvendige overflate er formet til å passe til den indre formen av det tettende huset 5, idet sammenstillingen som dannes av dette primære hus 29, fjæren 6 og reaksjonsringen 8 ligger tett sammen i dette tettende hus 5.

I det ringformede volum som befinner seg mellom de to tetningskonstruksjonene 1,4, er dessuten en støttering 30 også tilveiebragt som kan anvendes valgfritt i det tilfellet hvor foringen opererer under meget høyt trykk.

Prinsippet for denne foring som er i alt vesentlig det samme som for foringen vist i figur 1, skal derfor ikke beskrives på ny.

Selvfølgelig er oppfinnelsen ikke begrenset til de ovenfor beskrevne utførelsesformer.

Det bør bemerkes at oppfinnelsen ikke er begrenset til en bestemt type av tetningskonstruks jon 1 for å gi den statiske tetning, idet denne konstruksjon eventuelt omfatter en hel eller endog en radiell, flat, sirkulær kant.

Foringene, ifølge oppfinnelsen, kan dessuten lages fullstendig av metall. Imidlertid kunne de også lages delvis, eller endog fullstendig av andre, eventuelt sammensatte materialer.

Claims (9)

1. Tetningsinnretning for spjeldventil for å gi tetning oppstrøms/nedstrøms i forhold til et lukkeorgan av den type som omfatter et lukkeelement som er bevegelig innenfor et tubulaert legeme, idet denne innretningen innbefatter: to sirkulære, i alt vesentlig konsentriske tetningselementer, nemlig: et første element (1) som gir statisk tetning, og et andre element (4) som innbefatter, på den siden som er motsatt det første elementet (1), en sirkulær tetningsoverflate (9) som er beregnet for samvirke med en tettende flate (27) av lukkeelementet som også er sirkulært for derved å gi dynamisk tetning, en ettergivende deformerbar membran (14) som på tettende måte forbinder nevnte elementer (12), en reaksjonsring (8) som er anbragt mot det andre tetningselementet (4), motstående nevnte tetningsoverflate (5), for derved å danne en sammenstilling som er radielt bevegelig og fjerntliggende fra det første tetningselementet (1), karakterisert ved at det andre tetningselement (4) omfatter en omhylning (5) som danner et ringformet hus, hvor en sirkulær del av dette danner den tettende overflaten, idet dette hus omslutter et ringformet, ettergivende, deformerbart leie (7) som er tilpasset for å påvirke nevnte tettende overflater (11) og reaksjonsringen som er strammet mot nevnte leie (7), og at denne omhylning omfatter to motstående vegger (9, 10) som gir en permanent sentrering av nevnte leie (7) og av nevnte reaksjonsring (8).

2. Tetningsinnretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at det nevnte leiet består av en skruelinjet, toroideformet ring eller fjær (6).

3. Tetningsinnretning som angitt i krav 2, karakterisert ved at nevnte skruelinjede ring eller fjær (6) er i det minste delvis dekket av et primærhus (7).

4. Tetningsinnretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte leie (6) og nevnte reaksjonsring (8) begge befinner seg i et primært hus (29), som selv befinner seg i nevnte ringformede hus (5).

5. Tetningsinnretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte reaksjonsring (8) er laget av et spiralviklet metallbånd.

6. Tetningsinnretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at en støttering (30) er montert flytende mellom nevnte to tetningselementer (1 og 4).

7. Tetningsinnretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte første tetningselement (1) har en konstruksjon tilsvarende den for en fleksibel metall 0-tetning og følgelig innbefatter en skruelinjet fjær (2) av toroideform som er dekket av et tettende hus (3).

8. Tetningsinnretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte tettende hus (5) på det andre tettende elementet og den avtettede forbindelse (14) mellom huset (5) og det statiske tetningselementet (1) dannes av et og samme stykke.

9. Tetingningsinnretning som angitt i krav 7, karakterisert ved at husene (3,5) på nevnte første og andre tettende elementer (1, 4) og nevnte avtettede forbindelse (14) dannes av et og samme stykke.