NO338803B1 - Lavfriksjonspakning belastet med nyttelast - Google Patents

Description

Kryssreferanse til beslektede søknader

Denne søknad krever prioritet fra US-foreløpig patentsøknad nr. 60/840.369, innlevert 25. august 2006, hvis hele innhold hermed uttrykkelig innlemmes heri som referanse.

Oppfinnelsens område

Offentliggjøringen vedrører generelt pakninger for ventiler, og mer bestemt, en forbedring av en kompresjonsstyrt pakning (live-loaded packing) for reguleringsventiler som brukes i prosessreguleringsapplikasjoner som krever svært lave utslippsnivåer fra ventilpakningen.

Bakgrunn for oppfinnelsen

Innen prosessreguleringsindustrien, er det kjent at mange prosessapplikasjoner krever reguleringsventiler som lekker svært små mengder av et prosessfluid inn i det omgivende miljø. Faktisk er enkelte prosessanlegg gjenstand for føderal regulering under 1990 Amendments to the Clean Air Act som regulerer mengden av visse prosessutslipp, så som aromatiske eller klorinerte hydrokarboner, basert på målte utslippskonsentrasjoner (eksempelvis mindre enn 500 deler per million, regnet som volum (parts per million by volume, (ppmv)) som lekker fra regulerings-ventilsammenstillinger inn i anleggets omgivelse. Typiske løsninger for å redusere slike utslipp inkluderer plassering av en belgtetning rundt reguleringsventilens spindel for å holde utslippene inne eller installering av fjærbelastede eller kompresjonsstyrte (live-loaded) pakningssammenstillinger inne i reguleringsventilens hus for å holde utslippene ved akseptable konsentrasjonsnivåer under ventilens operasjon.

Typiske belgtetninger danner en utvendig, "trekkspill-lignende" miljøtetning ved innfesting av et fleksibelt metallkammer (det vil si en belg) rundt et blottlagt parti av ventilspindelen. Belgtetningene er ment å fange opp og holde inne prosessfluider inne i belgkammeret, hvilket hindrer utslipp til det omgivende miljø. For å være funksjonell må belgen forbli fleksibel gjennom et stort operasjonelt temperaturområde, og være bestandig mot forskjellige typer av korrosjon, hvilket generelt krever bruk av spesialmetaller. Belger er generelt laget av kostbare legeringer så som lnconel<®>fra Special Metals Corporation, New Hartford, New York eller Hastelloy<®>C fra Haynes International, Inc., Kokomo, Indiana. Begge spesialmetaller øker betydelig kostnaden ved belgtetningen. I tillegg er belgtetninger kostbare å installere, ettersom belger generelt er tetningssveiset til ventilspindelen, pak-ningstettet ved sammenføyningen deksel/ventil og krever et utvidet ventildeksel. Den fysiske konstruksjon av belgen og denne installasjonsmetode setter også grenser for det omfang av rotasjon som kan skje i ventilspindelen. For å hindre skade på sveisen eller tetningen, må en antirotasjonsinnretning ofte installeres for å begrense omfanget av ventilspindelens rotasjon under operasjon. Belgtetninger er også designet for en spesifikk lengde av vandring for å maksimere belgens ut-mattingslevetid. Applikasjoner som frembringer vandring som er større enn den designede lengde av vandring kan skade belgen ved å forlenge "foldene" utover den designede lengde, hvilket forårsaker at det skjer for tidlig syklisk utmatting eller sprekking. Et alternativ til å fange opp de lekkende utslipp i en belgtetning er å hindre utslippene i å opptre ved bruk av en forbedret reguleringsventilpakning, så som en kompresjonsstyrt pakning.

Konvensjonelle kompresjonsstyrte pakningssett installeres inne i en pakningsboring i reguleringsventilsammenstillingen for å tette rundt ventilspindelen for i betydelig grad å redusere utslippene fra pakningssettet under operasjon. Det forstås generelt at pakningen må belastes aksialt eller påføres spenning for å tvinge frem radial ekspansjon av pakningskomponentene for å bevirke en dynamisk tetning på en ventilspindel under bevegelse og en statisk tetning i pakningsboringen hvor pakningskomponentene er i kontakt inne i reguleringsventilhuset. Som brukt i den foreliggende beskrivelse, skal det forstås av en med ordinær fagkunnskap innen teknikken at uttrykket pakningsspenning betyr en aksial kraft fra en belastningsinnretning, så som en fjær, eller fra prosesstrykk som virker på pakningssettet, som er dividert på det ringformede areal av pakningen. Videre, de pakningssammenstillinger som her beskrives bruker V-ring tetningskomponenter (det vil si at tverrsnittet av pakningen er i form av en "V") som er designet til å forsterke den aksiale pakningsspenning til en større radial kontaktspenning for å fremme tetning ved konsentrering av de aksiale krefter i radiale retninger. Det er generelt kjent at kompresjonsstyrte miljøpakningssammenstillinger har visse begrensninger. Fig. 1 representerer grafisk de forskjellige typer av eksempel på pakningsspenning i forhold til et prosesspakningstrykk, A, beskrevet i detalj nedenfor. En fagperson med ordinær fagkunnskap innen teknikken bør forstå at pakningsspenninger under prosesstrykket, A, generelt kan resultere i prosessfluidlekkasjer, siden prosesstrykket kan overmanne en tetning som er dannet av pakningsspenningen.

En type av konvensjonell kompresjonsstyrt pakning benevnes automatisk pakning. En tetning er tilveiebrakt av et enkelt V-ring pakningssett som er aksialt belastet av en skruefjær som utøver en relativt liten pakningsspenning på pakningsringene, så som en enkelt PTFE-pakning tilgjengelig fra Fisher Controls International LLC, St. Louis, MO. En med fagkunnskap innen teknikken forstår at denne type av pakningssett bruker en V-ring med et høyt forhold for aksialkraft-til-radialkraft. Det vil si at V-ringen er tilvirket til å tilveiebringe høy radial ekspansjon under den relativt lave fjærkonstant til en skruefjær for en gitt applikasjon. Denne type av automatisk pakning er typisk designet for miljøtjeneste (eksempelvis mindre <500 ppmv konsentrasjon) ved et maksimum trykk på 2,068 MPa (300 psi), som vist på fig. 1 som aksial pakningsspenning B, og en maksimum temperatur på 93,33 °C. Disse typer av pakning kan belastes fra den indre side eller trykksiden av reguleringsventilen, men er generelt kun anvendelige ved miljøanvendelser ved lavt trykk, hvilket skyldes skruefjærens belastning.

En annen type av pakning er generelt beskrevet som dobbelt V-ring pakning. Denne pakningssammenstilling bruker to lavtrykks V-ring pakningssett som ligner den enkelte V-ring pakning som er beskrevet ovenfor, med pakningssettene anordnet som en øvre og en nedre tetningskomponent, men uten noen type av fjærbelastet innretning for å utøve pakningsspenningen. Pakningssettet påføres spenning under en statisk pakningslast for å danne ventilspindeltetningen med en pakningsmutter/pakningsfølger sammenstilling som er kjent for de som har fagkunnskap innen teknikken. Mangelen ved denne type av pakning er at uten et fjærelement for å sørge for et tilfredsstillende nivå av pakningsspenning over et stort temperaturområde, kan pakningens design ikke designes for miljøtjeneste, og, som sådan, er den ikke vist på fig. 1.

Enda en annen type av miljøpakning er et dobbelt V-ring, kompresjonsstyrt pakningssett som er kommersielt tilgjengelig som Enviro-Seal<®>PTFE pakning fra Fisher Controls International LLC, St. Louis, MO. Denne type av pakningssett bruker en høytrykks V-ring (det vil si et lavt forhold for aksialkraft-til-radialkraft) som er belastet av en belastningsinnretning med høy fjærkonstant, så som en Belleville- fjær. Sammenlignet med belastning fra en skruefjær, har Belleville-fjærene en mye større fjærkonstant for å tilveiebringe en relativt stor kraft eller pakningsspenning som er påkrevd for å komprimere dobbelt V-ring pakningen for høytrykks applikasjoner. Denne type av pakning er typisk designet for miljøtjeneste ved et maksimum trykk på 5,171 MPa (750 psi) og en maksimum temperatur på 232,2°C. Et forhold med denne type av pakningssammenstilling vedrører bruken av Belleville-fjærer for å belaste pakningen. Selv om Belleville-fjærene tilveiebringer den på-krevde pakningsspenning, er vandringen eller området for kompresjon av Belleville-fjærene ganske lavt. Denne kombinasjon av høy fjærkonstant og lavt eller lite vandringsområde resulterer i behovet for svært nøyaktig initial justering av Belleville-fjærens forbelastning og/eller fremstillingstoleranser som holdes trangt for å fremskaffe den ønskede pakningsspenning. Det vil si at en med ordinær fagkunnskap innen teknikken bør forstå at pakningsspenningen per enhet vandring eller kompresjon av Belleville-fjærene er relativt stor. Som sådan nødvendiggjør vanlige fremstillingstoleranser innenfor reguleringsventilsammenstillingen manuell justering, hvilket kan være svært vanskelig og tidkrevende (for eksempel bruker Fisher Controls Design D2 tømmeventiler tre Belleville-fjærer stablet i serie, hvilket krever justeringsnøyaktighet innenfor ± 0,0610 mm for å oppnå en pakningsspenning innenfor ± 0,345 MPa (± 50 psi)). Således, hvis pakningsspenningen er for høy, kan høy pakningsfriksjon være resultatet, hvilket kan redusere reguleringsventilens ytelse og pakningens levetid.

I tillegg blir skruefjærer typisk ikke brukt med høytrykks, dobbelt V-ring pakning, hvilket skyldes den kjensgjerning at deksel/pakkboksarealet er begrenset, og at det tverrsnittsareal av skruefjæren som er nødvendig for å utvikle den korrekte fjærkonstant vil være for stort. Videre blir denne type av pakningssett typisk belastet fra den ytre side (det vil si den utvendige eller atmosfæriske side, sammenlignet med den indre side eller trykksiden) av reguleringsventilen, hvilket tilveiebringer en pakningskraft som motvirker en kraft som produseres av prosesstrykket. Fordi Belleville-fjærkraften motvirker den kraft som produseres av prosesstrykket, kommer fjærkreftene ikke i tillegg til pakningsspenningen, den initiale pakningsspenning som er påkrevd for å danne miljøtetningen må derfor ivaretas i den initiale pakningsoppsetting ved å øke den initiale pakningsspenning, som vist som en pakningsspenning C på fig. 1, hvilken er uavhengig av prosesstrykket inntil pro sesstrykket stemmer overens med pakningsspenningen. Denne overkompensa-sjon i den initiale pakningsspenning danner større friksjon i sammenstillingen, hvilket kan forårsake at reguleringsventilaktuatoren blir overdimensjonert, hvilket øker kostnaden ved reguleringsventilen og resulterer i større pakningsslitasje under operasjon.

En annen kommersielt tilgjengelig pakning som er egnet for høytemperatur, høytrykks miljøtjeneste er en grafittbasert pakning med integrert PTFE som er kjent som Enviro-Seal Graphite ULF fra Fisher Controls International LLC, St. Louis, MO. Denne type av pakningssett bruker grafittbaserte pakningsringer for høytemperaturoperasjon med små mengder av PTFE integrert i tetningskompo-nenterfor å minimere friksjon. Belleville-fjærer brukes til å tilføre pakningsspenningen. Ulikt de foregående pakningssett, krever det ekstremt høye forhold for aksialkraft-til-radialkraft for de grafittbaserte tetningsringer svært høye fjærkonstanter for å danne miljøtetningen. For denne type av pakning danner Belleville-fjærene en svært stor kraft fra den motsatte retning av en kraft som genereres av prosesstrykket, hvilket resulterer i en pakningsspenning som kan nærme seg 31,026 MPa (4500 psi) (vist som konstant pakningsspenning D på fig. 1). I likhet med andre typer av Belleville-fjærer pakningssammenstillinger, er vandringen til Belleville-fjærene svært lav, hvilket krever svært nøyaktige initiale justeringer for å styre pakningsspenningen. Selv om denne type av pakning er designet for miljøtjeneste ved et maksimumstrykk på 10,342 MPa (1500 psi) og en maksimumstemperatur på 315,6°C, kan de friksjonsnivåer som produseres av dette pakningsarrangement være betraktelig høyere enn PTFE-pakningen ved temperaturer under 148,9°C, og kan være uakseptable i visse typer av applikasjoner (eksempelvis applikasjoner uten reguleringsventilstillere).

Det er følgelig ønskelig å tilveiebringe et forbedret kompresjonsstyrt pakningssystem med forbedret operasjonelt ytelsesområde, hvilket kan påføre en ensartet spenning på ventilspindelpakningen, slik at pakningsspenningen forblir ved et konstant nivå over et prosesstrykk under operasjon. Det er også ønskelig å tilveiebringe et kompresjonsstyrt pakningssystem for å redusere pakningsfriksjon for forbedret reguleringsventilytelse og redusert pakningsslitasje for forbedret vedlikehold.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelsen angår en ventilpakningssammenstilling for en reguleringsventilsammenstilling. Ventilpakningssammenstillingen omfatter: en tetningssammenstilling for å tilveiebringe en fluidtetning rundt en ventilspindel, og

en belastningssammenstilling som har et belastningsmiddel tilpasset til å tilveiebringe en belastningskraft for å utøve en pakningsspenning på tetningssammenstillingen , slik at belastningskraften tilveiebringer en forhåndsbestemt pakningsspenning i tillegg til en prosesspakningsspenning som er et resultat av et prosesstrykk inne i reguleringsventilsammenstillingen. Belastningssammenstillingskraften er i den samme retning som en prosesskraft generert av prosesstrykket. Ventilpakningssammenstillingen omfatter videre en fjernbar pakningsholder som har en pakningsboring som mottar belastningssammenstillingen på en seteflate og som er konfigurert til å kople tetningssammenstillingen og belastningssammenstillingen til reguleringsventilsammenstillingen.

I et eksempel på pakningssammenstilling, omfatter en tetningssammenstilling en tetningskomponent for å tilveiebringe en fluidtetning rundt en ventilspindel og en antiekstruderingskomponent for i hovedsak å forhindre ekstrudering av tetningskomponenten omkring ventilspindelen, og en belastningssammenstilling for å tilveiebringe en forhåndsbestemt pakningsspenning på tetningssammenstillingen for å kople pakningsspenningen mellom belastningsmidlet og tetningssammenstillingen.

Pakningssammenstillingen inkluderer videre en pakningsholder som er tilpasset til å motta i det minste det ene av tetningssammenstillingen og belastningssammenstillingen, og som er konfigurert til å kople tetningssammenstillingen og belastningssammenstillingen til reguleringsventilsammenstillingen. Pakningsholderen inkluderer videre en skulder for inngrep med en pakkboks inne i reguleringsventilsammenstillingen, for å styre en belastningssammenstillingsforlast for å tilveiebringe en forhåndsbestemt pakningsspenning for i betydelig grad å redusere pakningsfriksjonen og pakningsslitasjen i reguleringsventilsammenstillingen.

I et annet eksempel på pakningssammenstilling omfatter en patronpakningssammenstilling en tetningssammenstilling som har en tetningskomponent for å tilveiebringe en fluidtetning rundt ventilspindelen, og, i det minste, en første antiekstruderingskomponent for i hovedsak å forhindre ekstrudering av tetningsorga- net omkring ventilspindelen og en belastningssammenstilling som har et belastningsmiddel for å tilveiebringe en forhåndsbestemt pakningsspenning på tetningssammenstillingen og en følgerkomponent for å kople belastningsmidlet til tetningssammenstillingen. Pakningssammenstillingen omfatter videre en pakningsholder som er tilpasset til å bli anordnet i en pakkboks i reguleringsventilsammenstillingen for å motta tetningssammenstillingen og belastningssammenstillingen, og som har en skulder for inngrep med reguleringsventilsammenstillingen for å styre forlasten fra belastningssammenstillingen for å tilveiebringe en forhåndsbestemt pakningsspenning for i betydelig grad å redusere pakningsfriksjonen og pakningsslitasjen i reguleringsventilsammenstillingen. Eksemplet på pakningsholder inkluderer videre et justeringsmiddel for å modifisere pakningsspenningen ved installasjon.

Kort beskrivelse av tegningene

De trekk ved denne oppfinnelse som antas å være nye er fremsatt med sin egenart i de vedføyde krav. Oppfinnelsen kan best forstås med henvisning til den følgende beskrivelse sett sammen med de ledsagende tegninger, hvor like henvisningstall identifiserer like elementer på de flere figurer, og hvor: Fig. 1 er en grafisk representasjon av prosesstrykket mot aksial pakningsspenning for forskjellige typer av pakningssammenstillinger; Fig. 2 er et delvis gjennomskåret tverrsnittsriss av en kompresjonsstyrt pakningssammenstilling i samsvar med et eksempel på pakningssett; Fig. 3 er et delvis gjennomskåret tverrsnittsriss av en kompresjonsstyrt patronpakningssammenstilling i samsvar med et eksempel på pakningssett; Fig. 4 er et delvis gjennomskåret tverrsnittsriss av en kompresjonsstyrt patronpakningssammenstilling i samsvar med et eksempel på pakningssett.

Detaljert beskrivelse

Eksemplet på pakningssammenstilling bruker en stabel av tetningsringer og antiekstruderingsringer for å tilveiebringe en høytrykks fluidtetningssammenstilling rundt et reguleringsventilskaft. Tetningssammenstillingen kan karakteriseres som følger: 1) en belastningssammenstilling, så som en Belleville-fjærstabel, som tilveiebringer ettergivende pakningsspenning med tilstrekkelig vandring til å tilveiebringe forbedrede justeringer i pakninger, hvor pakningsspenningen utøves i den samme retning som et fluidtrykk utøves av prosessfluidet; 2) en pakningsholder anordnet til inngrep med et reguleringsventilhus eller -dekselsammenstilling for i hovedsak å eliminere behovet for initial justering av pakningsspenningen for å overvinne eller oppveie prosesstrykket, hvilket tilveiebringer en miljøtetning med redusert friksjon og redusert pakningssett slitasje; 3) en tetningssammenstilling med antiekstruderingsskiver og ringer som betydelig reduserer ventilskaftets og/eller tetningens slitasje under operasjon; og 4) en patrontetningssammenstilling som betydelig forbedrer reparasjonen eller utbyttingen av pakningssammenstillingen. Den forbedrede pakningssammenstilling tilveiebringer et kostnadseffektivt middel for å tilveiebringe pakningsspenning som "sporer" prosesstrykket ved tilveiebringelse av en konstant pakningsspenning som er over en pakningsspenning som er et resultat av et prosesstrykk, for å tillate pakningen å operere ved den la-vest akseptable spenning, hvilket minimerer friksjon og maksimerer pakningens levetid. Sporing av prosesstrykk vil bli beskrevet i nærmere detalj nedenfor.

I et første eksempel på pakningssammenstilling som er illustrert på fig. 2, viser et delvis gjennomskåret tverrsnitt pakningssammenstillingen 100 avlastet eller ikke påført spenning i det venstre halvplan, og belastet eller påført spenning i det høyre halvplan. Det skal av en med ordinær fagkunnskap innen teknikken forstås at, som et eksempel, den pakningssammenstilling som her beskrives står i forhold til en dekselsammenstilling 190; det er med denne beskrivelse imidlertid ikke meningen å begrense eksemplet på pakningssammenstilling til slike spesifik-ke applikasjoner. Foreksempel kan eksemplet på pakningssammenstilling være installert direkte i en pakkboks inne i en reguleringsventil eller en aktuatorsam-menstilling uten å avvike fra oppfinnelsens idé og omfang.

Som tidligere beskrevet, mange reguleringsventilapplikasjoner krever en miljøtetning rundt en ventilspindel for å hindre lekkasjer av prosessfluid inn i den omgivende atmosfære. I tillegg blir mange konvensjonelle pakningssett installert fra den ytre side av reguleringsventilen (det vil si oversiden eller siden med atmo-sfærisk trykk på utsiden av reguleringsventilens hus) og blir generelt belastet eller påført spenning fra den ytre side. Denne type av pakningskonfigurasjon påføres spenning av en kraft i opposisjon til den kraft som genereres av et prosesstrykk, hvilket ofte resulterer i initiale pakningsspenninger som overstiger et omfang som er påkrevd for å danne miljøtetningen, hvilket kan forringe reguleringsventilens ytelse, som beskrevet nedenfor.

I det foreliggende eksempel er en pakningssammenstilling 100 for å tilveiebringe en miljøfluidtetning vist installert i en dekselsammenstilling 190 som en innenfra installert (det vil si installert i forhold til den indre side eller trykksiden av reguleringsventilhuset), nedenfra-belastet pakningssammenstilling. Spesifikt er pakningssammenstillingen 100 posisjonert inne i en pakkboks 180 i dekselsammenstillingen 190, og mottar en ventilspindel 115 via en gjennomgående boring 136 som strekker seg gjennom pakningssammenstilling 100 og inn i den indre side av reguleringsventilen, hvilken er forbundet til en fluidreguleringsinnretning (ikke vist) så som en ventilplugg for å regulere strømmen av fluid gjennom reguleringsventilen. Pakkboksen 180 i dekselsammenstillingen 190 utgjøres av tre i hovedsak konsentriske boringer 137, 138 og 139 for å innpasse ventilspindelen 115 og pakningssammenstillingen 100. En første boring er en ytre klaringsboring 137 for ventilspindelen 115 for å tillate bevegelse langs en aksial retning, Z, for å kople den ønskede ventilspindelbevegelse til ventilpluggen for å regulere fluidstrøm inne i en ventil. Ved tilveiebringelse av en ventilspindelklaring unngås kontakt med ventilspindelen 115, hvilket kan resultere i lekkasjer ved bevegelse av det skadede parti av spindelen gjennom pakningssammenstillingen 120. En annen boring inne i dekselsammenstillingen 190 er en pakningsboring 138 anordnet til å romme et pakningssett 120 som tilveiebringer tetningsmekanismen i pakningssammenstillingen 100. Pakningsboringen 138 er avgrenset av en vegg 142 som avsluttes i en pakningsboringsskulder 143 på den ytre side av dekselsammenstillingen 190, for å tilveiebringe en seteflate for pakningssettet 120. En tredje boring, relativt sett stør-re enn den ytre klaringsboring 137 og pakningsboringen 138, er en holderboring 139 som er konfigurert til inngrep med en pakningsholder 155 for å tilveiebringe en forjustert pakningsspenning, som forklart i nærmere detalj nedenfor.

Pakningssettet 120 utgjøres av en enkelt tetningsring 125 og to antiekstruderingsringer 123 og 127, hvilket i alminnelighet refereres til som et pakningssett av V-ring typen. Som vist på fig. 2 inkluderer eksemplet på pakningssett 120 en øvre hunnadapterring 123; en midtre tetningsring 125; og en nedre hannadapter-ring 127 plassert i nær kontakt rundt omkretsen av ventilspindelen 115. En med fagkunnskap innen teknikken kan forstå at forskjellige kombinasjoner av V-ringer også kan brukes til å oppnå en miljøtetning (eksempelvis fem eller syv V-ring sett). Pakningsringene 123, 125 og 127 av V-ring typen kan være dannet av poly-tetrafluoretylen (PTFE), kjent som en PTFE-pakning av V-typen tilgjengelig fra John H. Crane Company, Morton Grove, Illinois. En pakning som passende er dannet av andre materialer, eller av andre syntetiske harpikspolymerer, kan også brukes. I tillegg kan adapterringene 123 og 127 være karbonfylt for å tilveiebringe større stivhet under belastning, hvilket kan danne en forbedret tetning, som beskrevet nedenfor. V-ring pakningen er foretrukket, fordi det V-formede tverrsnitt under aksial pakningsspenning i seg selv danner en radial last som ekspanderer pakningssettet for å danne en forbedret tetning. Med andre ord, under en belastning, blir V-ringene 123, 125 og 127 aksialt komprimert, hvilket påtvinger en tilknyttet radial ekspansjon av den midtre tetningsring 125 både inn i ventilspindelen 115 og inn i pakningsboringen 138 når de motsvarende V-formede overflater drives inn i hver-andre. Fortrinnsvis, ettersom hver adapterring 123 og 127 relativt sett er mindre ettergivende enn den midtre tetningsring 125, hvilket konsentrerer pakningsspenningen i den midtre ring for å tilveiebringe fluidtetningen.

Ved høye temperaturer og/eller høye trykk, kan PTFE V-ring pakningsringer ekstrudere (det vil si forvrenges fra den opprinnelige form langs en bane så som klaringsboringen 136 bort fra tetningsringen 125), hvilket resulterer i et tap av in-neholdt pakningsvolum. "Translokasjonen" av pakningen kan produsere et etter-følgende tap av pakningsvolum inne i pakningssettet, hvilket gir en reduksjon i tilknyttet pakningsspenning, hvilket kan forårsake at pakningen lekker. For å forhindre slik ekstrudering bruker pakningssammenstillingen to antiekstruderingsskiver 132 og 133 som er posisjonert på den utenforliggende og innenforliggende side av pakningssettet 120, som vist på fig. 2. Begge antiekstruderingsskiver 132 og 133 erkarakterisertsom generelt ikke-kompressible, (det vil si at skivene ikke i vesent-lig grad komprimeres i en aksial retning eller ekspanderes i en radial retning) under den pakningsspenning som utøves for å danne fluidtetningen.

Den øvre antiekstruderingsskive 132 går følgelig sammen med pakningsbo-ringsskulderen 143 for å forhindre ekstrudering gjennom klaringsboringen 136 på den ytre side av ventilhuset, og den nedre antiekstruderingsskive 133 går sammen med et avstandsstykke 141 for å hindre ekstrudering forbi avstandsstykket 141 mot den indre side avventilspindelen 115. Begge antiekstruderingsringer får også kontakt med pakningsboringens vegg 142, for å holde tetningsringen inne i pakningsboringen 138. En med fagkunnskap innen teknikken bør også forstå at den nedre antiekstruderingsskive 133 kan fjernes fra pakningssettet 120 uten i vesent-lig grad å redusere antiekstruderingsytelsen til pakningssettet 120. Det vil si at det antas at belastning nedenfra av pakningssettet, som beskrevet nedenfor, i tillegg til en utover rettet kraft som er tilveiebrakt av prosesstrykket (vist som vektor P på fig. 2), kan produsere ekstrudering kun til den ytre side av dekselsammenstillingen 190.

Hver antiekstruderingsskive er dannet av et sammensatt materiale, ett av fylt-PTFE som har fyllstoff valgt fra i det minste det ene av det følgende: grafitt, karbon, silika eller av bariumsulfat som er kommersielt tilgjengelig som Gylon<®>fra Garlock Sealing Technologies, Palmyra, New York. Antiekstruderingsskivene er generelt dannet som et materiale som er tilstrekkelig hardt, i forhold til pakningsringene, til å hindre ekstrudering. Det har blitt observert at et alminnelig antiekstru-deringsskivemateriale, så som Gylon<®>3510 materiale, kan forårsake ventilspin-delslitasje i visse høysyklus reguleringsventilapplikasjoner (eksempelvis applikasjoner som akkumulerer et stort antall av sykluser, så som 25.000 sykluser).

Gylon 3510 forstås å være et komposittmateriale laget av PTFE som inne-holder mineralet bariumsulfat (det vil si i hovedsak mineralet baritt). I høysyklus-applikasjoner kan bariumsulfatet faktisk forårsake mikroskopisk spindelslitasje som kan forringe pakningens ytelse. Bariumsulfat er kjent for å ha en hardhet på ca 3 på Mohs (HM) hardhetsskala, hvilket er ca 19 på Rockwell C hardhetsskalaen (Rockwell C hardness, HRC). Ventilspindler er i alminnelighet laget av S31600 som er kjent for å ha en hardhet på ca 25 HRC. Det antas at mineralfyllstoff kan ha tilstrekkelig hardhet til å fremkalle gradvis slitasje eller abrasjon på spindelen, hvilket kan forårsake pakningsforringelse under operasjon. Dette kan være fordi antiekstruderingsskiver i hovedsak er i umiddelbar nærhet av PTFE pakningstetningsringene, slik at spindelabrasjon forårsaket av antiekstruderingsskivene vil bli posisjonert til å danne hyppig kontakt med PTFE pakningsringen under slagbe-vegelse av ventilen, hvilket forårsaker ru overflater på tetningspartiet av spindelen. De nedslitte overflater øker slitasjehastigheten av pakningstetningsringene, hvilket kan frembringe uønskede lekkasjer som krever vedlikehold og reparasjon.

Motsatt, hvis denne abrasjon i betydelig grad kan reduseres, kan den nytti-ge levetid for pakningssammenstillingen betydelig økes. I det foreliggende eksempel på pakningssammenstilling er hver antiekstruderingsring fortrinnsvis dannet av et komposittmateriale av fylt PTFE som har fyllstoff av molybdendisulfid og poly-etereterketon (PEEK)-forsterkende polymer, kjent som TCM<®>Ultra tilgjengelig fra Fisher Controls International. Ytterligere referanse til komposittmaterialet kan gjø-res til det tetningsmateriale som er beskrevet i US-patent nr. 5.823.540, overdratt til den foreliggende rettsetterfølger, og som hermed uttrykkelig innlemmes som referanse. Det betydelig mindre abrasive TCM Ultra fyllstoffmateriale (det vil si molybdensulfid hardhet er ca 1 HM) forventes å øke sykluslevetiden til eksemplet på pakningssammenstilling, og kan også utvide temperaturområdet fra ca 232,2°C til 260,0°C. I tillegg kan antiekstruderingsringer som er laget av TCM Ultra være dannet av en konvensjonell formstøpingsprosess som er betydelig mindre kostbar enn den matrise-stansingsprosess som brukes til å lage de typiske Gylon 3510 deler.

Som tidligere omtalt, for å danne en fluidtetning, må tetningsringen 125 bli radialt ekspandert inn i ventilspindelen 115 og pakningsboringen 138. I eksemplet på pakningssammenstilling 100, blir den aksiale pakningsspenning overført gjennom det hovedsakelig ikke-kompressible avstandsstykke 141 fra en belastningssammenstilling 140. Avstandsstykket 141 er generelt laget av S31600 og danner intim kontakt med veggen 142 av pakningsboringen 138. En klaringsboring er anordnet til å motta ventilspindelen 115 uten å slite ned spindeloverflaten og for å forlenge pakningens levetid. Den aksiale pakningsspenning genereres fra en belastningskraft (vist som vektor L på fig. 2) av belastningssammenstillingen 140 eksemplet på pakningssammenstilling 100. Belastningssammenstillingen 140 utgjø-res fortrinnsvis av en stabel av Belleville-fjærer, men en med ordinær fagkunnskap innen teknikken forstår at andre fjærinnretninger kan være tenkelig forutsatt at fjæ-rinnretningen kan tilføre et passende omfang av forhåndsbestemt pakningsspenning over det ønskede vandringsområde. For eksempel kan det brukes en skruefjær, men den generelt lavere fjærkonstant fra en skruefjær kan kreve et betydelig større pakkboksvolum for tilpasning til sammenstillingen hvilket kan øke reguleringsventilens kostnad og danne monterings- og installasjonsproblemer.

Ulikt konvensjonelle Belleville-fjærer bruker belastningssammenstillingen 140 i eksemplet på pakningssammenstilling 100 Belleville-skivefjærer som haren forholdsvis lavere fjærkonstant og en lengre vandring eller kompresjon, som beskrevet i nærmere detalj nedenfor. Belastningssammenstillingen 140 holdes på plass og komprimeres av en pakningsholder 155 som er konfigurert til å bli festet til reguleringsventilens hus (ikke vist) fra den indre side. Pakningsholderen 155 er utformet i en generelt sylindrisk form med et hovedsakelig sylindrisk hulrom som danner en belastningssammenstillingsboring 165 for mottak av belastningssammenstillingen 140 og en annen holderboring 170 for mottak av ventilspindelen 115 og/eller et bærelager 175. I visse applikasjoner kan bærelageret tilveiebringe styring av ventilspindelen 115 gjennom pakningssammenstillingen 100. For å holde bærelageret på plass, kan bærelageret 175 inkludere en inngrepsleppe 182 som er utformet til inngrep med en avskrådd kant 183 av pakningsholderen 155, og som holdes på plass av kompresjon av Belleville-fjærene i belastningssammenstillingen 140.

En slik konfigurasjon for å komprimere belastningssammenstillingen 140 er vist på fig. 2 over eksemplet på utførelse med utvendige tilknytningsgjenger 185 som er i inngrep med en korresponderende gjenge 151 i et parti av holderboringen 139. En med fagkunnskap innen teknikken bør forstå at andre fremgangsmåter kan være tenkelige, så som en fastklemt design. Alternativt, i applikasjoner hvor ventilspindelstyring ikke er påkrevd, kan bærelageret fjernes og ventilspindelen 115 passerer gjennom klaringsboringen 170 uten å få noen kontakt, hvilket beva-rer overflatefinishen til ventilspindelen 115. En med fagkunnskap innen teknikken bør forstå at installasjons- og holdemekanismen i eksemplet på pakningssammenstillingen i betydelig grad kan redusere installasjonen og justeringen av pakningssammenstillingen.

Konvensjonelle kompresjonsstyrte pakningssammenstillinger har generelt det som er kjent som et toleranseopphopningsproblem. Dette skjer når paknings-sammenstillingskomponentene og reguleringsventilhuset overmanner vandringen eller kompresjonen av Belleville-fjærstabelen, slik at justeringen av pakningssam-menstillingens forlast må innstilles nøyaktig, som tidligere forklart. Generelt krever dette at en operatør installerer pakningssettet inne i reguleringsventilhuset eller dekselsammenstillingen og deretter trekker til pakningen inntil justeringen "bunner ut" (det vil si at det ikke gjenstår noen justering). Operatøren må deretter løsne pakningssammenstillingsjusteringsmekanismen et nøyaktig antall av rotasjoner, avhengig av applikasjonen for å innstille pakningen på det ønskede spennings-nivå.

For å unngå dette problem inkluderer eksemplet på holder 155 en holderskulder 168, som vist, som har kontakt med en holderboringssammenføringsover-flate 166 når holderen 155 skrus inn i holderboringen 139 i dekselsammenstillingen 190 for å forhåndsinnstille pakningsspenningen. Det vil si at holderskulderen 168 og dimensjoneringen av belastningssammenstillingens boring 165 er forhåndsbestemt for nøyaktig å forhåndsbelaste pakningssammenstillingen 120 når holderen 155 ertettsluttende skrudd inn i dekselsammenstillingen 190. Foreksempel, i det foreliggende eksempel på pakningssammenstilling 100 brukes kontrollerte dimensjoner for å innstille spenningen og fem Belleville-fjærer med lengre vandring for å øke fremstillingstoleranserekken - kan være opptil ± 0,381 mm. I tillegg kan pakningsholderen 155 ha en utvendig overflate 178 som ertildannet til å ta imot en standard rørpipe, så som en med sekskantet tverrsnitt, for å tilveiebringe en praktisk metode for å trekke til holderen 155 inn i dekselsammenstillingen 190.

Det skal forstås av en med ordinær fagkunnskap innen teknikken at de lavere fjærkonstanter kan avledes fra de tynnere Belleville-skivefjærer. Således, selv om Belleville-fjærene har en relativt sett lavere fjærkonstant når de sammen-lignes med konvensjonelle pakningssammenstillinger, tilveiebringer det lengre vandringsområde i kombinasjon med den lavere fjærkonstant tilfredsstillende pakningsspenning under en forhåndsbestemt kompresjon eller last for å tilveiebringe en miljøtetning med minimal friksjon. For eksempel, i den foreliggende nedenfra-belastede pakningssammenstilling 100, kan en Belleville-fjærstabel som kan tilføre pakningsspenning på ca 3,103 MPa (450 psi) resultere i en miljøtetning i en ventil så som Fisher Controls Design D2. Således, når pakningen er trukket til, bunner pakningsholderen ut på en sammenpassende overflate i dekselsammenstillingen, hvilket danner det ønskede omfang av initial pakningsspenning. Mer signifikant, på grunn av den nedenfra-belastede sammenstilling, når prosesstrykket øker, forblir pakningsspenningen i eksemplet på nedenfra-belastet pakning over prosesstrykket i et omfang som er lik den initiale pakningsspenning (det vil si at belastnings sammenstillingens kraft ikke er i opposisjon til den kraft som dannes av prosesstrykket). Med denne design kan den initiale pakningsspenning velges til å gi de ønskede ytelseskarakteristika for applikasjonen.

Som et eksempel, for å danne en miljøtetning med det foreliggende eksempel på pakningssammenstilling som haren pakningsspenning på 10,342 MPa (1500 psi) under prosessbetingelser med 5,171 MPa (750 psi) er kun 5,171 MPa (750 psi) av pakningsspenningen påkrevd. Dette er en betydelig reduksjon i pakningsspenning sammenlignet med en konvensjonell dobbelt V-ring, kompresjonsstyrt pakning, med 10,342 MPa (1500 psi) pakningsspenning, hvilket kan kreve en initial pakningsspenning på 10,342 MPa (1500 psi). Med andre ord, den nedenfra-belastningssammenstilling 100 tilveiebringer en pakningsspenning som tillater en konstant pakningsspenning over den spenning som er tilveiebrakt av de rådende prosessbetingelser. Det vil si at pakningsspenningen i eksemplet på pakningssammenstilling "sporer" prosesstrykket med en pakningsspenningsmargin som i hovedsak er lik den initiale pakningsspenning og konstant er tilstede, slik at mini-mumspakningsspenningen i hovedsak vil være lik den initiale pakningsspenning, som vist på fig. 1 som pakningsspenning E.

Alternativt, i prosessapplikasjoner som frembringer prosesstrykk på 6,895 MPa (1000 psi), kan eksemplet på pakningssammenstilling 100 bruke en initial pakningsspenning på 3,447 MPa (500 psi) for å oppnå en pakningsspenning på 10,342 MPa (1500 psi) for en miljøtetning. Den lavere pakningsspenning i eksemplet på pakningssammenstilling 100 kan redusere pakningsslitasje og pakningsfriksjon for å forbedre den samlede reguleringsventilytelse og redusere vedli-keholdskostnader. Det bør påpekes og forstås av en med ordinær fagkunnskap innen teknikken at eksemplet på pakningssett vil opprettholde en adekvat miljøtetning når den opereres i en vakuumtjeneste. Det vil si at den initiale pakningsspenning kan settes slik at den under driftsbetingelser trekker et vakuum (eksempelvis -0,1014 MPa (-14,7 psi)), idet trykkbetingelsene er en relativt ubetydelig prosent-andel av den totale pakningsspenning som utøves på pakningssammenstillingen.

Et alternativt eksempel på pakningssammenstilling er illustrert på fig. 3. Denne type pakningssammenstilling kan installeres i huset av en reguleringsventil, så som en konvensjonell seteventil med glidende spindel, og kan defineres som en utenfra-installert, nedenfra-belastet pakningssammenstilling. Det vil si at pak ningssammenstillingen kan installeres fra utsiden av reguleringsventilen, og, som sådan, er egnet for enten nyinstallasjon eller reparasjonsanvendelser. I tillegg viser det delvis gjennomskårede tverrsnittsriss som er illustrert på fig. 3 en ikke-justerbar patronpakningssammenstilling i det venstre halvplan og en justerbar patronpakningssammenstilling i det høyre halvplan. Lignende elementer har blitt gitt like henvisningstall. Patronpakningssammenstillingen 200 ligner pakningssammenstillingen i det foregående eksempel ved at den i sammenstillingen inkluderer en gjennomgående boring 236 som mottar en ventilspindel 215 som er forbundet til en indre ventilplugg (ikke vist) for å regulere fluid gjennom reguleringsventilen.

Eksemplet på patronpakningssammenstilling 200 er installert i en pakkboks 280 på den ytre side av et reguleringsventilhus 290, og utgjøres av to i hovedsak konsentriske boringer, som vist. Den første boring er en pakningsboring 238 som rommer patronpakningssammenstillingen 200 og utgjøres av en indre vegg 239 som avsluttes i en skulder 286 med avskrådd kant som generelt separerer hoved-fluidstrømningsløpet (ikke vist) på trykksiden av reguleringsventilen fra pakningens boring 238. Den annen boring er en klaringsboring 270 for ventilspindelen 215, for å tillate ventilspindelen 215 å bevege seg langs en lengdeakse, Z, idet klaring mellom ventilspindelen og veggene i den annen boring er tilveiebrakt for å hindre abrasjon av spindelen. Patronpakningssammenstillingen 200 holdes på plass inne i pakkboksen 280 av en pakningsflens 228 som har et generelt T-formet tverrsnitt som tilveiebringer en sammenpassende flensoverflate 282 for innfesting til reguleringsventilen på en øvre overflate 273.

I den ikke-justerbare patronpakningssammenstilling som er vist i det venstre halvplan på fig. 3, inkluderer pakningsflensen 228 et nedre i hovedsak sylindrisk parti 229 og har en første boring 236 for plassering av ventilspindelen 215 der-igjennom, som vist. Et klaringshull er anordnet omkring ventilspindelen 215 for i hovedsak å eliminere abrasjon av spindelen fra pakningsflensen 228. En pakningsholder 255 er posisjonert inne i pakkboksen 280 og er tilpasset til å motta det nedre parti 229 av pakningsflensen 228 inne i pakningsboring 242, for å tilveiebringe en kontrollert overflatedimensjon. Denne overflatedimensjon vil bli brukt til å komprimere et pakningssett 220 for å frembringe en forhåndsbestemt pakningsspenning, og vil bli beskrevet i nærmere detalj nedenfor. Som vist er pakningsflen sen 228 innfestet til reguleringsventilens hus 290 med festeanordninger 272 som passerer gjennom klaringshull 274 og er i inngrep med et innvendig gjenget parti 276 i ventilhuset 290. Andre metoder kan anvendes, så som fastklemmingsmeto-der som er kjent for de som har fagkunnskap innen teknikken. Tetningskomponentene i eksemplet på patronpakningssammenstilling 200 ligner den tidligere beskrevne innenfra-installerte pakningssammenstilling.

Som vist på fig. 3 utgjøres pakningssettet 220 av en enkelt tetningsring 225 og to antiekstruderingsringer 223 og 227. Materialene i konstruksjonen er i hovedsak lik de som tidligere er beskrevet for like komponenter. I tillegg, for å hindre ekstrudering, bruker pakningssammenstillingen 220 også to antiekstruderingsskiver 232 og 233 posisjonert på en ytre og indre side av pakningssettet 220, som vist på fig. 3. Som tidligere omtalt, for å danne en fluidtetning, må tetningsringen 225 ekspanderes radialt inn i ventilspindelen 215 og pakningens boring 238. I eksemplet på pakningssammenstilling 200 blir en aksial belastningskraft overført gjennom det hovedsakelig ikke-kompressible avstandsstykke 241 fra en belastningssammenstilling 240, som fortrinnsvis utgjøres av en stabel av Belleville-fjærer, som tidligere beskrevet. En med fagkunnskap innen teknikken bør forstå at det foreliggende eksempel på pakningssammenstilling 200 også kan inkludere et bærelager (ikke vist) som en styrehylse anordnet i klaringsboringen 270 for i betydelig grad å redusere effektene av eventuelle sidelaster som utøves av turbulente prosessfluider eller aktuator-skjevinnretting.

For det ikke-justerbare arrangement som er vist på det venstre halvplan på fig. 3, skal det forstås av en med ordinær fagkunnskap innen teknikken at en forhåndsbestemt pakningsspenning etableres ved hjelp av en kontrollert avstand mellom en overside av en holderskulder 268 og en seteflate 265 for belastningssammenstillingen 240 og lengden av sylinderpartiet 229 av flensen 228 med hensyn på den sammenpassende flensoverflate 272. Som tidligere forklart har konvensjonelle kompresjonsstyrte pakningssammenstillinger generelt en toleranse-opphopning innenfor reguleringsventilsammenstillingens komponenter som kan overmanne vandringen eller kompresjonen av Belleville-fjærstabelen.

Ganske motsatt, eksemplet på pakningssett 200 tilveiebringer en toleranse-opphopning med hensyn på kun to kontrollerte dimensjoner. Som sådan sikrer den styrte avstand mellom holderskulderen 268; seteflaten 265; og det sylindriske parti 229 av flensen 228 nøyaktig Belleville-fjærbelastning. Med andre ord, lasten er bestemt ved styring av pakkboksens dybde inne i hylsen snarere enn dybden av den opprinnelige ventilboring. Videre, eksemplet på pakningssammenstilling 200 i det venstre halvplan forbedrer i betydelig grad reparasjons- eller rekondisjone-ringsprosessen for eksisterende ventiler ved returnering av pakkboksens boring til ny tilstand ved " å danne hylse" i den gamle boring med den nye holder 255. Den nye holder 255 kan tilveiebringe forbedret korrosjonsbestandighet som kommer fra et korrosjonsbestandig metall eller legering, så som S31600 eller lignende korro-sjonsbestandige, termisk stabile polymerer, inkludert PEEK. Pakningsholderen 255 kan faktisk brukes i en pakkboks 280 hvor pakkboksen kan være overboret eller på annen måte skadet ved bruk av en tetningskomponent så som en o-ring 293 eller lignende, posisjonert inne i en ringformet utsparing 294, for effektivt å tette mellom pakningsholderen 255 og pakningens boring 238. Alternativt, det delvis gjennomskårede tverrsnittsriss som er illustrert i det høyre halvplan på fig. 3 viser en justerbar patronpakningssammenstilling i det høyre halvplan, som beskrevet nedenfor. Det vil si at, i visse applikasjoner, justeringer av pakningsspenningen kan være ønskelig (eksempelvis slitte pakningssett som krever ytterligere pakningsspenning for å sørge for en miljøtetning).

Ved nøyaktig styring av Belleville-fjærkompresjonen, og dermed nøyaktig styring av pakningsspenningen, kan pakningens ytelse forbedres signifikant, og variabiliteten kan reduseres signifikant sammenlignet med en tradisjonelt utvendig justert pakning. Imidlertid, basert på den initiale installasjon, etter at pakningen har nådd slutten av sin levetid, er det også behov for å behandle pakningslekkasjer som er forårsaket av den slitte pakningen. Pakningen må typisk trekkes til for å stoppe pakningslekkasje inntil vedlikehold kan planlegges for å bytte ut pakningssettet. Dette kan utføres med en ikke-tettet justeringsskrue 291 som er i inngrep med holderen 255 for å bevege pakningssettet 220 langs en aksial retning. Det bør forstås av en med ordinær fagkunnskap innen teknikken at justeringsskruen 291 ikke behøver å være tettet, fordi justeringsmidlet er utenfor den fluidtetning som er dannet av pakningssammenstillingen 220. Justeringsskruen 291 er en ytterligere mekanisme for å innstille pakningsspenningen til en ønsket spenning som er større enn det som bestemmes av den forhåndsbestemte lengde av inngrep i det nedre sylindriske parti 229 i pakningsflensen 228, lignende den ikke-justerbare pakningssammenstilling som tidligere er beskrevet. Det vil si at et tilleggsav-standsstykke 241 som er posisjonert på den ytre side av pakningssettet 220 kan drives mot pakningssettet 220 for ytterligere å komprimere tetningsringen 225 og øke pakningsspenningen.

I tillegg, en med ordinær fagkunnskap innen teknikken kan også forstå at en ringformet fastnøkkel (ikke vist) også kan brukes til å justere og innstille en pakningsspenning. Man bør også forstå at justeringsskruen kan være designet til å vandre mer enn Belleville-fjærene, hvilket gir vedlikeholdspersonell muligheten for å påføre svært høy pakningsspenning hvis det er påkrevd. For eksempel kan slik spenning være nødvendig for tilstrekkelig å redusere lekkasjen for en alvorlig slitt pakning.

Et alternativt eksempel på patronpakningssammenstilling er illustrert på fig.

4. Denne type av patronpakningssammenstilling kan også installeres i huset av en reguleringsventil, så som en konvensjonell seteventil med glidende spindel, og kan beskrives som en utenfra-installert, nedenfra-belastet pakningssammenstilling. Patronpakningssammenstillingen 300 ligner det tidligere eksempel på pakningssammenstilling ved at den muliggjør reparasjon av eksisterende reguleringsventiler og tilveiebringer et alternativt middel for justering. I denne utførelse blir pakningsspenningen påført fra den samme retning som prosesstrykket, som tidligere beskrevet. Eksemplet på patronpakningssammenstilling 300 er installert i en ytre pakkboks 380 i et reguleringsventilhus 390. Patronpakningssammenstillingen 300 omfatter en pakningsflens 328 og en holder 355 som danner en patronpakkboks 383 som består av to i hovedsak konsentriske boringer 352 og 338. Den første boring er en pakningsboring 352 som er tildannet inne i pakningsflensen 328 og som utgjøres av en ytre vegg 354 som avsluttes i en skulder 353. Den annen boring er en holderboring 338 som er tilpasset til å motta den ytre vegg 354 av pakningsflensen 328. Patronpakkboksen 383 danner et avgrenset volum for å romme et pakningssett 320, et avtrappet avstandsstykke 341 og en belastningssammenstilling 340, som beskrevet nedenfor. Det skal forstås av en med ordinær fagkunnskap innen teknikken at det avtrappede avstandsstykke 341 utfører hovedsakelig den samme funksjon i dette foreliggende eksempelsett som tidligere beskrevet. Det vil si at det avtrappede avstandsstykke 341 overfører pakningsspenningen fra belastningssammenstillingen 340 via understøttelse fra en holdersammenstilling 355.

På lignende måte som det forutgående eksempel på pakningssammenstilling, patronpakningssammenstillingen 300, avsluttes holderboringen 338 i en skulder 365 for å bære belastningssammenstillingen og kople belastningssammenstillingens kraft til pakningssettet 320. Pakningssettet 320 og holderen 355 holdes på plass inne i reguleringsventilhuset 390 av pakningsflensen 328 på en måte som tidligere er beskrevet med festeanordninger 375 som passerer gjennom klaringshull 372 og er i inngrep med et innvendig gjenget parti 376 av ventilhuset 390. Pakningsflensen 328 inkluderer også en ringformet utsparing 393 og en flat ark-pakning 394 eller lignende tetningsinnretning for å danne en flenstetning for å hindre høytrykkslekkasjer forbi patronpakningssammenstillingen 320. Det foreliggende eksempel kan brukes som et ikke-justerbart arrangement vist når den forhåndsbestemte pakningsspenning er basert på en belastningskraftbegrensning som er bestemt av en kontrollert avstand mellom en holderskulder 368 som har kontakt med den øvre overflate av ventilhuset 325; en seteflate 365 for belastningssammenstillingen 340; og en innsettingsdybde i et sylindrisk parti 329 av pakningsflensen 328 med hensyn på den øvre overflate av ventilhuset 325. Pakningsflensen 328 kan også tilveiebringe et justeringsmiddel for å tilveiebringe ytterligere pakningsspenning som man er sikker på, når den ny eller ved reparasjon, som beskrevet i detalj nedenfor.

Tetningskomponentene i eksemplet på patronpakningssammenstilling 320 ligner den tidligere beskrevne innenfra-installerte pakningssammenstilling. Det vil si at pakningssettet 320 utgjøres av en enkelt tetningsring 325 og to antiekstruderingsringer 323 og 327. Materialene for konstruksjon og funksjon av disse komponenter er i hovedsak lik de som tidligere er beskrevet for like komponenter i pakningssettene i de tidligere eksempler. Pakningssammenstillingen 320 bruker også to antiekstruderingsskiver 332 og 333 posisjonert på en ytre og indre side av pakningssettet 320, som vist på fig. 4.

Holderen 355 i patronpakningssammenstillingen 300 er dannet av en generelt sylindrisk form som har to konsentriske holderboringer. Som illustrert på fig. 4 er holderboringen 338 tilpasset til å motta et parti av pakningsflensen 328, belastningssammenstillingen 340 og et parti av det avtrappede avstandsstykke 341. En annen boring 370 er tilpasset til å motta ventilspindelen 315 og generelt tilveiebringe en klaringsboring for å motta ventilspindelen 315 som ikke vil slite ned over-flaten av ventilspindelen 315, hvilket kan forårsake forringelse av pakningen og fluidlekkasjer. En med fagkunnskap innen teknikken bør forstå at det foreliggende eksempel på pakningssammenstilling 300 også kan inkludere et bærelager (ikke vist) som en styrehylse, tilsvarende til det forrige eksempel på pakningssammenstilling, for i betydelig grad å redusere effektene av eventuelle sidelaster som ut-øves av turbulente prosessfluider eller aktuator-skjevinnretting.

Eksemplet på patronpakningssammenstilling 320 på fig. 4 inkluderer også et justeringsmiddel for å styre Belleville-fjærens forbelastning eller pakningsspenning inne pakningssammenstillingen 320. Som vist på fig. 3 er en tettet justeringsskrue 391 driftsmessig koplet til holderen 355, for å bevege holderen 355 langs en aksial retning mot/bort fra den ytre side av reguleringsventilhuset 390. Det skal av en med ordinær fagkunnskap innen teknikken forstås at justeringsskruen 391 kan være tettet ved hjelp av forskjellige metoder, så som en o-ring 392 eller lignende, som vist på fig. 3. I det foreliggende eksempel på patronpakningssammenstilling 300, er justeringen av pakningsspenningen et resultat av rotering av justeringsskruen 391 i en medurs eller moturs retning, avhengig av om hvorvidt pakningsspenningen skal økes eller reduseres. Det vil si at holderen 355 kan trekkes mot den ytre side av reguleringsventilhuset 390 for ytterligere å komprimere belastningssammenstillingen for å øke pakningsspenningen, etter ønske. Eksemplet på pakningssammenstilling 300 inkluderer også en justeringsbegrenser.

Holderen 355 kan vandre mot den ytre side av pakningssammenstillingen inntil den øvre overflate 356 av holdersammenstillingen 355 får kontakt med be-grenseroverflaten 397 av flensen 328. En alternativ justeringsbegrenser kan også være anordnet inne i det avtrappede avstandsstykke 341. For eksempel er et øvre parti 343 av det avtrappede avstandsstykke 341 konfigurert til å samvirke med flensens pakningsboring 352, slik at det øvre parti kan mottas inne i flensens pakningsboring 352 når pakningsspenningen er justert. Det avtrappede avstandsstykke 341 kan videre være konfigurert slik at et nedre parti 344 kan gå i inngrep med en pakningsboringsskulder 353 for å begrense vandringen av det avtrappede avstandsstykke for å sørge for en minimum pakningsspenning for å tilveiebringe en miljøtetning, eller kan vise at pakningssettet 320 bør byttes ut hvis en tetning ikke kan opprettholdes.

Selv om det har blitt vist og beskrevet det som for det inneværende anses for å være de foretrukne utførelser av den foreliggende oppfinnelse, vil det for de som har fagkunnskap innen teknikken være åpenbart at forskjellige forandringer og modifikasjoner kan gjøres med disse uten å avvike fra oppfinnelsens omfang slik dette er angitt i de vedføyde krav. For eksempel bør en som har fagkunnskap innen teknikken forstå at de foreliggende utførelser også kan brukes med pakningssett som har tverrsnitt som ikke er av V-ring typen, så som en matrisedannet båndpakning eller flettet pakning av tautypen. Selv om visse anordninger, fremgangsmåter og produksjonsgjenstander her har blitt beskrevet, er dekningsom-fanget for dette patent ikke begrenset til dette. Tvert imot, dette patent dekker alle anmodninger, fremgangsmåter og produksjonsgjenstander som tydelig faller innenfor omfanget av de vedføyde krav, enten bokstavelig eller under ekvivalens-doktrinen.

Claims (13)

1. Ventilpakningssammenstilling (100) for en reguleringsventilsammenstilling, hvilken ventilpakningssammenstilling (100) omfatter: en tetningssammenstilling (120) for å tilveiebringe en fluidtetning rundt en ventilspindel (115); og en belastningssammenstilling (140) som håret belastningsmiddel tilpasset til å tilveiebringe en belastningskraft for å utøve en pakningsspenning på tetningssammenstillingen (120), slik at belastningskraften tilveiebringer en forhåndsbestemt pakningsspenning i tillegg til en prosesspakningsspenning som er et resultat av et prosesstrykk inne i reguleringsventilsammenstillingen hvor belastningssammenstillingskraften er i den samme retning som en prosesskraft generert av prosesstrykket, karakterisertvedat: entilpakningssammenstillingen (100), videre omfatter en fjernbar pakningsholder (155) som haren pakningsboring (242) som mottar belastningssammenstillingen

(140) på en seteflate og som er konfigurert til å kople tetningssammenstillingen

(120) og belastningssammenstillingen (140) til reguleringsventilsammenstillingen.

2. Ventilpakningssammenstilling (100) som angitt i krav 1, hvor pakningsholderen (155) inkluderer en forhåndsbestemt lengde mellom i det minste en holderskulder (168) og seteflaten (166) for å styre en belastningskraft som bestemmer en forhåndsbestemt pakningsspenning.

3. Ventilpakningssammenstilling (100) som angitt i krav 1, videre omfattende en antiekstruderingskomponent (132, 133) for i hovedsak å forhindre ekstrudering av en tetningskomponent (125) av tetningssammenstillingen (120) omkring ventilspindelen (115).

4. Ventilpakningssammenstilling (100) som angitt i krav 2, videre omfattende et avstandsstykke (141) for å overføre pakningsspenningen fra belastningsmidlet (140) til tetningssammenstillingen (120).

5. Ventilpakningssammenstilling (100) som angitt i krav 3, hvor tetningskomponent (125) omfatter i det minste en tetningsring bestående av PTFE.

6. Ventilpakningssammenstilling (100) som angitt i krav 3, hvor antiekstrude-ringskomponenten (132, 133) omfatter i det minste det ene av en antiekstruderingsskive (132, 133) eller en antiekstruderings V-ring (123, 127).

7. Ventilpakningssammenstilling (100) som angitt i krav 6, hvor antiekstrude-ringskomponenten (132, 133) omfatter et materiale av fylt PTFE som har et fyllstoff valgt fra gruppen bestående av grafitt, karbon, silika, bariumsulfat og et ikke abrasivt fyllstoff inkludert molybdendisulfid.

8. Ventilpakningssammenstilling (100) som angitt i krav 7, hvor antiekstrude-ringskomponenten (132, 133) videre omfatter en forsterkende polymer av PEEK.

9. Ventilpakningssammenstilling (100) som angitt i krav 1, hvor belastningsmidlet (140) omfatteren stabel av flere Belleville-skiver.

10. Ventilpakningssammenstilling (100) som angitt i krav 1, hvor pakningsholderen (155) som videre omfatter et bærelager (175) for å styre ventilspindelen (115) i reguleringen ytterligere omfatter et bærelager (175) for å føre ventilspindelen (115) i reguleringsventilsammenstillingen.

11. Ventilpakningssammenstilling (100) som angitt i krav 1, hvor pakningsholderen (155) er dannet av et korrosjonsbestandig materiale valgt fra gruppen bestående av S31600, Inconel, Hastelloy og PEEK.

12. Ventilpakningssammenstilling (100) som angitt i krav 1, hvor pakningsholderen (155) holdes på plass inne i reguleringsventilsammenstillingen av en flenskompo-nent (228).

13. Ventilpakningssammenstilling (100) som angitt i krav 12, hvor flenskompo-nenten (228) videre inkluderer et justeringsmiddel (291) for å modifisere belastningssammenstillingskraften, hvorjusteringsmidlet (291) er driftsmessig koplet til en av holderen (255) eller et andre avstandsstykke (241).