NO180351B - Brannsikringsventil - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en ventil som når den utsettes for brann eller høye temperaturer som vil ødelegge spindelpakningen, vil reagere på slike temperaturer før spindelpakningen ødelegges, ved å bevege seg til sin feilsikre stilling og å etterstenge for å hindre eventuelt tap av fluid fra ventilkammeret når pakningen ødelegges.

Forut for foreliggende oppfinnelse fantes utallige ventiler av denne type som innbefattet et smeltbart materiale i

støtteforhold til spindelstillingen, slik at når det smeltbare materiale smeltet ved brann, tillot det spindelen å bevege seg til sin sikre stilling med spindelskulderen i anlegg mot setet som omgir det ytre parti av spindelen som ligger over skulderen. Denne etterstenging hindret fluider i ventilkammeret under setet fra å strømme forbi den ødelagte pakning og gi næring til brannen. Det er også ønskelig at spindelen beveger seg til sin etterstenge-stilling før brannen forårsaker opp-bygging av høyt trykk i ventilkammeret.

US-patent nr. 4 214 600 viser en slik ventil hvor det varmepåvirkbare materialet er beliggende i lokket som omgir spindelens ytre ende. Det virker til å frigjøre stempelstøt-ten hver gang det utsettes for et varmenivå hvorved det smelter, hvilket tillater spindelskulderen å komme til anlegg mot setet som omgir dekselåpningen som spindelen strekker seg gjennom. Dette hindrer fluider i ventilen fra å strømme gjennom det området hvor spindelpakningen befinner seg.

US-patent nr. 4 245 661 viser en annen, liknende konstruksjon som støttes av smeltbart materiale som, når det smelter, tillater spindelen å etterstenge og hindre utstrøm-ning av fluider i ventilen gjennom spindelpassasjen.

US-patent nr. 4 570 659 viser en annen ventil som anven-der eutektisk materiale for å støtte ventilspindelen for å hindre etterstenging inntil materialet smelter.

US-patent nr. 4 540 013 viser et brannpåvirkbart spindel-tilbakeholdingsapparat som innbefatter befestigelse av det indre lokk til den ytre hylse ved pålodding med smeltbart materiale. Dette benyttes til å hindre aksialbevegelse av spindelen og til å la spindelen bevege seg og etterstenge når det smeltbare materialet smelter og frigjør det indre lokk og tillater etterstenging av spindelen.

US-patenter nr. 4 214 600, 4 245 661, 4 540 013 og 4 570 659 viser således alle ventiler som innbefatter et smeltbart materiale for å hindre ventilen fra å etterstenge under normale operasjoner, men som smelter for å tillate ventilen å etterstenge når den utsettes for brann eller sterk varme. Ingen av disse patenter har imidlertid erkjent det problem at en brann vil varme ventilhuset i avstand fra det smeltbare materiale, hvilket kan føre til at spindelpakningen svikter før det smeltbare materiale smelter og tillater etterstenging .

En har funnet at dersom brannen er rettet mot ventilhuset og det smeltbare materiale er opptatt i dekselet, kan det hende at det smeltbare materiale ikke smelter og frigjør sin støtte av spindelen før spindelen tetter eller pakningen ødelegges, slik at ventilen lekker forbi spindelen, hvilket gjør den ubrukelig og farlig.

Forut for foreliggende oppfinnelse har bruk av varmrør vært kjent. Slike varmrør er effektive varmeoverføringsan-ordninger som virker til å overføre varme for å søke å holde begge ender ved den samme temperatur. En artikkel om varmrør fremkom, med titel "The Heat Pipe: Hot New Way to Save Ener-gy" i 11. mars 1976-utgaven av Machine Design, side 52 til 56. Varmrør kan skaffes fra Thermacore, Inc. i Lancaster, Pa.

Et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en forbedret ventil som når den utsettes for brann eller høye temperaturer, sikrer at ventilspindelen vil bevege seg til sin etterstenge-stilling som reaksjon på fjerningen av støtten som det smeltbare materialet tilveiebringer.

Et annet formål er å tilveiebringe en forbedret ventil som når den utsettes for brann ikke tillater ytterligere brannproblemer på grunn av lekkasje gjennom spindeltetningen.

Et ytterligere formål er å tilveiebringe en forbedret ventil med et smeltbart materiale som støtter spindelen mot etterstenging, men som vil etterstenge før tilstrekkelig skade kan skje på spindeltetningene eller -pakningen, uavhengig av den del av ventilen som mottar den direkte varme fra ilden.

Disse formål oppnås ifølge oppfinnelsen med en forbedret brannsikker ventil som omfatter et smeltbart materiale som støtter spindelen i avstand fra dens etterstenge-stilling under normale operasjoner og omfatter en med ventilen forbundet kappe som omfatter varmrør for overføring av varme fra steder på ventilen i avstand fra det smeltbare materialet til steder nær det smeltbare materialet. Denne konstruksjon er i form av en påskrubar kappe inneholdende varmrør som kan over-føre varme fra ventilhuset til det smeltbare støttemateriale, og derved tillate ventilen å etterstenge før spindeltetningene eller -pakningen ødelegges.

Nærmere bestemt tilveiebringer oppfinnelsen en ventil som angitt i de etterfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor: Figur 1 er et snitt gjennom en ventil ifølge foreliggende oppfinnelse, og viser ventilspindelen og -slusen i deres innerste stillinger med ventilen åpen og spindelen ikke i etterstenge-stilling. Figur 2 er et lignende snitt gjennom ventilen vist i figur 1, men viser ventilspindelen og -slusen med slusen lukket, men med spindelen ikke i etterstenge-stilling. Figur 3 er et lignende snitt gjennom ventilen vist i figur 1, men viser ventilspindelen og -slusen i deres ytter-stillinger med slusen lukket og med ventilspindelen i dens etter stenge-stilling. Figur 4 er et snitt gjennom varmeoverføringskappen vist i figur 1, 2 og 3. Figur 5 er et snitt langs linjen 5-5 i figur 4, som viser stillingen til en ende av varmerørene. Figur 6 er et snitt langs linjen 6-6 i figur 4, som viser stillingen til den andre ende av varmerørene. Figur 7 er et snitt gjennom en modifisert utføringsform av ventilen ifølge foreliggende oppfinnelse, med en varmeover-føringskappe hvor rørene løper generelt parallelt med spindelen, og viser ventilen lukket men ikke etterstengt. Figur 8 er et lignende snitt som figur 7, men viser ventilen lukket og etterstengt. Figur 9 er et riss av halvsirkelformete varmerør som benyttes med ventilen for å sikre jevn overføring av varmen til det smeltbare materialet i et område rundt hele dets omkrets.

Ventilen 10 er en sluseventil med et ventilhus 12 i hvilket er utformet åpninger som danner innløpet og utløpet for ventilen, og disse åpninger kommuniserer med ventilkammeret 14 gjennom et ventilsete 16. Et ventillegeme 18 er bevegelig anbragt i ventilkammeret 14 for åpning og lukking av gjennomstrømning, ved samvirkning med ventilsetet 16. En spindel 20 strekker seg derfra gjennom boringen 22 i et deksel 24 til en aktuator 26. Spindelen 20 har en skulder 28 på sin utside og spindelsetet 30 er anbragt ved inngangen til boringen 22. Under normale operasjoner forblir spindelskulderen 28 i avstand fra setet 30, slik det fremgår av figur 1 og 2, men når der er en brann eller høy temperatur, er det ønskelig at spindelskulderen 28 skal ligge tettende an mot setet 30. En spindelpakning 32 er anordnet i boringen 22 og danner tetnin-gen rundt spindelen 20 i boringen 22.

Ventilen 10 er forsynt med et varmepåvirkbart materiale eller smeltbart materiale 34 som er anbragt i en hylse 36 som danner forbindelse mellom dekselet 24 og aktuatoren 26. Materialet 34 er plassert i hylsen 3 6 mellom en hylseskulder 38 og en skulder 40 på en stoppring 42. Stoppringen 42 ligger an mot en skulder 43 på en spindelring 45 for å hindre etterstenge-bevegelse mens stoppringen 42 støttes av materialet 34. Dette fremgår klart av figur 1 og 2. Som vist i figur 3 smelter materialet 34 når det utsettes for tilstrekkelig varme, og strømmer ut gjennom porten 35 i hylsen 36 og tillater en ytterligere bevegelse av spindelen for å bringe spindelskulderen 28 i tettende anlegg mot setet 30, dvs. tillater etterstenging av spindelen 20, slik at selv om spindelpakningen 32 ødelegges på grunn av brannen, kan ingen av fluidene i ventilhuset 12 strømme gjennom boringen 22 og unnslippe for å gi næring til brannen.

I samsvar med formålene ved foreliggende oppfinnelse omfatter varmeoverføringskappen 44, som vist i figur 1, en ytterhylse 46, en første ring 48, en andre ring 50 samt varme-rør 52 hvis ender er festet i ringene 48 og 50. Varmeover-føringskappen 44 er festet til dekselet 24 ved hjelp av passende festemidler, såsom hodeskruer 54, i en stilling nær huset 12, og til hylsen 36 ved hjelp av passende midler (ikke vist). Halvsirkelformete varmerør 56 er plassert i en utsparing 58 på innsiden av den andre ring 50 for å sikre jevn overføring av varme til utsiden av hylsen 36 og det smeltbare materiale 34. De halvsirkulære varmerør 56 er nærmere vist i figur 9, og har en krumning og størrelse som vil bringe dem i tett varmeoverføringsinngrep med innsiden av utsparingen 58 og med utsiden av hylsen 36.

Detaljene ved varmeoverføringskappen 44 er vist i figur 4, 5 og 6. Kappen 44 omfatter innerringen 48, ytterringen 50 og skallet eller hylsen 46 som forbinder ringene 48 og 50. Varmerørene 52 er plassert i åpninger 48a i innerringen 48 og strekker seg rundt og er innskrudd i åpninger 50a i ytterringen 50 som vist. Varmerørene 52 er fortrinnsvis loddet i

åpningene i ringene 48 og 50, slik at varmeoverføringen mellom varmerørene 52 og ringene 48 og 50 forbedres. Det skal bemer-kes at hylsen eller platen 46 har til oppgave å sikre ringenes 48 og 50 stillinger med isittende varmerør, samt også å be-skytte varmerørene 52 mot skade eller mot opphoping av materi-aler på rørene, hvilket kunne forstyrre varmerørenes 52 på-tenkte varmeoverføring.

Ventilen 10 virker på vanlig måte som vist i figur 1, 2 og 3. I figur 1 er ventilen 10 i sin åpne stilling (ventillegemet 18 og spindelen 20 er beliggende ved sine stillinger lengst til venstre som vist i figuren. I figur 2 er ventilen 10 blitt beveget til sin lukkete stilling som avstenger gjen-nomstrømning ved at ventillegemet 18 hindrer strømning gjennom huset 12. I denne lukkete stilling, har spindelen 20 og ventillegemet 18 beveget seg mot høyre sammenlignet med stillingen vist i figur 1, men spindelskulderen 28 er fremdeles i avstand fra setet 30, fordi spindelen 20 hindres fra ytterligere bevegelse mot høyre på grunn av spindelhylsens 43 anlegg mot den indre flens 41 på stoppringen 42. Som vist hindres stoppringen 42 av det smeltbare materiale 34 mot å bevege seg mot høyre. Når forholdene er slik at det smeltbare materialet 34 er oppvarmet til sitt smeltepunkt, da smelter det og tillater stoppringen 42 og spindelhylsen 43 å bevege seg mot høyre i forhold til den lukkete stilling vist i figur 2. Derved tillates spindelen 20 å bevege seg mot høyre, og bringer her-under spindelskulderen 28 i tett anlegg mot setet 30, slik at fluider i kammeret 14 ikke kan strømme derfra gjennom det ringformete rom mellom spindelen 20 og boringen 22 etter at pakningen 32 er blitt ødelagt på grunn av sterk varme. Denne etterstenging hindrer fluidene i ventilen fra å lekke ut av ventilen og gir en sikker ventil under brannforhold.

Den i figur 7 og 8 viste ventil 60 omfatter et hus 62 innbefattende åpninger som danner innløp 64 og utløp 66, som begge kommuniserer med ventilkammeret 68. Ventilsetene 70 er anbragt i ventilkammeret 68 og på motsatte sider av ventillegemet 72. Spindelen 74 strekker seg fra ventillegemet 72 og omfatter en utadvendt skulder 76 som vender mot et sete 78 som omgir inngangen til boringen 80 gjennom dekselet 82. Setet 78 virker som etterstengingssetet. En aktuator 84 er festet til dekselet 82 og til spindelen 74, for å bevirke åpne- og lukke-bevegelse av spindelen 74 og ventillegemet 72. Den ytre ende av spindelen 74 er støttet av varmepåvirkbart materiale 86 som er anbragt i hylsen 88 for å støtte spindelforlengelsen 90. Varmeoverføringskappen 92 er anbragt med sin innerring 94 i tett anlegg rundt det indre parti av dekselet 82 og dens ytterring 96 i tett anlegg rundt hylsen 88. Ytterringen 96 omfatter en utsparing 98 på sin innside og halvsirkulære varmerør 100 som er anbragt i utsparingen for å sikre maksimal varmeoverføring fra ringen 96 til materialet 86. Varmekappen 92 omfatter også en hylse 102 som forbinder utsiden av ringene

94 og 96. Varmekappen 92 er lik kappen 44 bortsett fra at fordi ventilutformingen vist i figur 7 og 8 er varmerørene 104, som er festet i ringene 94 og 96, anbragt i generelt parallelt forhold til spindelens 74 akse.

De halvsirkulære varmerør 56 og 100 er vist nærmere i

figur 9 og de er to varmerør som er bøyd til halvsirkelform for å anbringes med sine respektive utsparinger som tidligere omtalt. Varmerørene 56 (100) er noe mindre enn en fullstendig 180° halvsirkel, for at de lett skal kunne innføres i sine utsparinger.

Alle de viste varmrør er laget av hvilket som helst egnet materiale som gir stor forbedret varmeoverføring. Ett varme-

rør som antas å være tilfredsstillende er et vannfylt kopper-

rør med en passende kopperveke. Varmeoverføringen forbedres også ved å lage både inner- og ytterringene av kopper. I de fleste tilfeller kan varmerørene festes i stilling ved lodding eller ved bruk av en varmeledende epoksy, f.eks. den som sel-

ges av Emerson & Cuming Company under varebetegnelsen Ecobond. Denne form for befestigelse vil bedre varmeoverføringen mellom ringene- og varmerørene sammenlignet med montering av varmerør-

ene uten lodding eller epoksy.

Claims (10)

1. Ventil (10) egnet for bruk i installasjoner som trenger beskyttelse mot brann eller sterk varme, omfattende et hus (12) med et innløp og utløp og et ventilkammer

(14) som har en åpning gjennom huset, et ventillegeme (18) som er bevegelig anbragt i ventilkammeret for å lukke for strømning mellom innløpet og utløpet i én stilling og tillate strømning mellom disse i en annen stilling, et deksel (24) som er forbundet med huset og omgir ven-t ilkammer-åpningen, hvilket deksel har en gjennomgående boring (22), hvilket deksel avgrenser et sete (30) som omgir åpningen til boringen, midler (26) for å bevege ventillegemet, en spindel (20) som er forbundet med ventillegemet og strekker seg gjennom dekselåpningen for å forbindes med beve-gelsesmidlene (26), en skulder (28) på spindelen, temperaturpåvirkbare midler (34) for å begrense spindel-vandringen i én retning, slik at dens skulder (28) befinner seg i en forutvalgt avstand fra dekselsetet (30), hvilke temperaturpåvirkbare midler (34) er forutvalgt til å frigjøre spindelens (20) vandringsgrense når den utsettes for en forutvalgt varmemengde, slik at spindelskulderen vil etterstenge mot dekselsetet (30), karakterisert ved midler (56) for hurtig overføring av varme fra et parti av ventilen (10) i avstand fra de temperaturpåvirkbare midler (34) til en stilling nær de temperaturpåvirkbare midler for å sikre at sterk varme som ventilen utsettes for ledes til de temperaturpåvirkbare midler.

2. Ventil ifølge krav 1, karakterisert ved at varmeoverføringsmidlene omfatter varmerør (56) som er montert på ventilen (10) for å over-føre varme til en stilling nær de temperaturpåvirkbare midler (34) fra en stilling på ventilen i betydelig avstand fra denne.

3. Ventil ifølge krav 2, karakterisert ved at den omfatter en kappe (44) som støtter varmerørene (56), og midler (54) for å forbinde kappen (44) med ventilen ved et punkt nærmere huset (12) enn de temperaturpåvirkbare midler (34) .

4. Ventil ifølge krav 3, karakterisert ved at den omfatter en første ring (48) som er festet til dekselet (24) nær huset (12), en andre ring (50) som er festet til dekselet (24) nær de temperaturpåvirkbare midler (34), idet varmerørene (56) er festet i åpninger i ringene og strekker seg mellom disse for å overføre varme fra den første ring (48) til den andre ring (50).

5. Ventil ifølge krav 4, karakterisert ved at varmerørene (56) er loddet i åpninger i ringene (48, 50).

6. Ventil ifølge krav 4, karakterisert ved at den andre ring (50) har en innvendig utsparing (58), og at varmerørene (56) er anbragt i den innvendige utsparing (58) i den andre ring for å bedre varmeoverføringen fra den andre ring (50) til de temperaturpåvirkbare midler (34).

7. Ventil ifølge krav 4, karakterisert ved at varmerørene (56) er festet i åpninger i ringene (48, 50) ved hjelp av en varmeoverførende epoksy.

8. Ventil ifølge krav 4, karakterisert ved at varmerørene (56) omfatter et kopperrør, en kopperveke og vann i kopperrøret.

9. Ventil ifølge krav 8, karakterisert ved at den første og andre ring (48, 50) er kopper.

10. Ventil ifølge krav 4, karakterisert ved at den omfatter en ytterhylse (4 6) som er festet til utsiden av den første og andre ring (48, 50).