NO341507B1

NO341507B1 - Ventilhus med øvre strømningsfordeler

Info

Publication number: NO341507B1
Application number: NO20150301A
Authority: NO
Inventors: Chad Michael Engle; Jeremy Robert Hilsabeck; Lonnie O Davies
Original assignee: Fisher Controls Int Llc
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2015-03-05
Publication date: 2017-11-27
Also published as: CN103671988B; KR101707061B1; RU2649520C2; BR112015004099A2; NO20150301A1; JP6333258B2; MX354894B; MX2015002651A; WO2014036069A1; CN103671988A; AR092280A1; KR20150046305A; CN203847732U; EP2890920A1; AU2013308900B2; CA2882435A1; CA2882435C; US20140061528A1; EP2890920B1; AU2013308900A1

Abstract

Et ventilhus inkluderer en første åpning, en andre åpning, en korridor, en første strømningsførende del, en andre strømningsførende del og en øvre strømningsfordeler. Korridoren er anbragt mellom de første og andre åpningene. Den første strømningsførende delen strekker seg mellom den første åpningen og en sideåpning i korridoren. Den andre strømningsførende delen strekker seg mellom den andre åpningen og en bunnåpning i korridoren. Den øvre strømningsfordeleren er båret av en øvre veggdel i den første strømningsførende delen og strekker seg 10 inn i den første strømningsførende delen. I en versjon inkluderer den øvre strømningsfordeleren en langstrakt struktur som strekker seg i det minste delvis mellom den første åpningen og korridoren for å lede fluid som strømmer inn gjennom den første strømningsførende delen og inn i korridoren.

Description

VENTILHUS MED ØVRE STRØMNINGFORDELER

OMRÅDE FOR BESKRIVELSEN

Den foreliggende beskrivelsen vedrører fluidstrømkontrollanordninger og mer spesielt ventilhus for fluidstrømkontrollanordninger.

BAKGRUNN

Alminnelige fluidstrømkontrollanordninger omfatter ventilhus som definerer innløps- og utløpsstrømningsbaner som møtes ved en korridor som rommer et plugg/sete-arrangement for å kontrollere strømmen av fluid gjennom anordningen. I en fluidstrømkontrollanordning av glidespindeltypen, inkluderer plugg/setearrangementet vanligvis et glidespindelkontrollelement bevegelig anbragt i en ramme for selektivt å ligge mot en setering. Rammen inkluderer et hult sylindrisk element for å føre kontrollelementet og som definerer en flerhet åpninger for å tillate fluidet å passere gjennom korridoren. Avhengig av den spesielle geometrien til ventilhusveggene og rammen, vil denne alminnelige utformingen ikke nødvendigvis tillate den mest effektive bevegelsen av fluid.

US 2009/179163 beskriver plugg/sete og tetning ved en kontrollventil.

SAMMENFATNING

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et ventilhus omfattende: en første åpning; en andre åpning; en korridor anbragt mellom de første og andre åpningene for å romme et plugg/sete-arrangement; en første strømningsførende del som strekker seg mellom den første åpningen og en sideåpning i korridoren; og en andre strømningsførende del som strekker seg mellom den andre åpningen og en bunnåpning i korridoren; karakterisert ved at en øvre strømningsfordeler holdes av en øvre veggdel i den første strømningsførende delen og strekker seg inn i den første strømningsførende delen, den øvre strømningsfordeleren omfatter en langstrakt struktur som strekker seg i det minste delvis mellom den første åpningen og korridoren for å lede fluid som strømmer gjennom den første strømningsførende delen og inn i korridoren.

Ytterligere utførelsesformer av ventilhuset i henhold til oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkrav.

Et aspekt ved den foreliggende beskrivelsen tilveiebringer et ventilhus inkludert en første åpning, en andre åpning, en korridor, en første strømningsførende del, en andre strømningsførende del og en øvre strømningsfordeler. Korridoren er anbragt mellom de første og andre åpningene. Den første strømningsførende delen strekker seg mellom den første åpningen og en sideåpning i korridoren. Den andre strømningsførende delene strekker seg mellom den andre åpningen og en bunnåpning i korridoren. Den øvre strømavlederen er holdt av en øvre veggdel av den første strømningsførende delen og strekker seg inn i den første strømningsførende delen. I en versjon inkluderer den øvre strømningsfordeleren en langstrakt struktur som strekker seg i det minste delvis mellom den første åpningen og korridoren for å lede fluid som strømmer gjennom den første strømningsførende delen og inn i korridoren.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Figur 1 er et tverrsnitt fra siden av en versjon av en fluidstrømkontrollanordning konstruert i henhold til den foreliggende beskrivelsen.

Figur 2 er et delvis tverrsnitt av ventilhuset i Figur 1 tatt gjennom linjen 2-2 inkludert et detaljriss av den øvre strømningsfordeler ifølge den foreliggende beskrivelsen.

DETALJERT BESKRIVELSE

Figur 1 viser en fluidstrømkontrollanordning 10 i henhold til den foreliggende beskrivelsen og inkludert et ventilhus 12, et kontrollelement 14, en ramme 16 og en setering 18. Ventilhuset 12 inkluderer et innløp 20, et utløp 22 og en korridor 24 anbragt mellom innløpet 20 og utløpet 22. Rammen 16 og seteringen 18 er festet i korridoren 24 og kontrollelementet 14 er glidbart anbragt i rammen 16 for å styre strømmen av fluid gjennom ventilhuset 14 på alminnelig måte. Mer spesielt inkluderer rammen 16 et hult sylindrisk element som definerer en flerhet åpninger 26, bare en av disse er vist i Figur 1, for å tillate fluid å passere gjennom rammen 16. Seteringen 18 er klemt mellom en bunnende av rammen 14 og en skulder 28 til ventilhuset 12. Plassert på denne måten er seteringen 18 tilpasset til selektivt å bli holdt av en endeoverflate 30 til kontrollelementet 14, når kontrollelementet 14 opptar en lukket posisjon for å forhindre fluidstrømmen mellom innløpet 20 og utløpet 22. Mens den viste fluidstrømkontrollanordningen 10 inkluderer rammen 16, er dette bare et eksempel og andre fluidstrømkontrollanordninger innen omfanget av den foreliggende beskrivelsen behøver ikke nødvendigvis å kreve rammer.

Med fortsatt referanse til Figur 1, i tillegg til innløpet 20, utløpet 22 og korridoren 24, inkluderer ventilhuset 12 i den foreliggende beskrivelsen en første åpning 32, en andre åpning 34, en første strømningsførende del 36 og en andre strømningsførende del 38. I den viste versjonen kan de første og andre åpningen 32, 34 være flensede åpninger for å kobles i en rørledning, men andre versjoner kan tilby åpninger tilpasset for sveising av endene eller åpninger tilpasset for andre typer koblinger. Korridoren 24 inkluderer et generelt sylindrisk rom som strekker seg vertikalt langs en korridorakse Ag som generelt befinner seg i en senterdel av ventilhuset 12 mellom innløpet 20 og utløpet 22. I den beskrevne versjonen er den første åpningen 32 arrangert ved innløpet 20 til ventilhuset 12 og den første strømningsførende delen 36 strekker seg mellom den første åpningen 20 og en sideåpning 40 i korridoren 24. Videre er den andre åpningen 34 arrangert ved utløpet 22 til ventilhuset 12 og den andre strømningsførende delen 38 strekker seg mellom den andre åpningen 24 og en bunnåpning 42 i korridoren 24. De første og andre åpningene 32, 34 er anbragt langs en felles sentral akse Ac i ventilhuset 12 og er utformet for å koble fluidstrømkontrollanordningen 10 inn i en rørledning f.eks., på en alminnelig måte slik at fluid kan strømme mellom innløpet 20 og utløpet 22. I den beskrevne versjonen av fluidstrømkontrollanordningen 10 er den sentrale aksen Ac til ventilhuset 12 vinkelrett på korridoraksen Ag.

I tillegg til det foregående og som vil bli beskrevet mer detaljert under, inkluderer ventilhuset 12 videre en øvre strømningsfordeler 44 og en bakre strømningsfordeler 46. Den øvre strømningsfordeleren 44 er anbragt i den første strømningsførende delen 36 og er utformet for å splitte strømmen av fluid rundt korridoren 24 og en valgfri ramme 16 når den beveger seg fra den første strømningsførende delen 36 og gjennom sideåpningen 40 i korridoren 24. Den bakre strømningsfordeleren 46 er anbragt i korridoren 24 og er utformet for å tvinge fluid som strømmer rundt korridoren 24 mot bunnåpningen 42 i korridoren 24. I den beskrevne versjonen er de øvre og bakre strømningsfordelerne 44, 46 utformet integrert i ventilhuset 12, enten det er gjennom støping, maskinering, smiing eller enhver annen fremstillingsprosess. Dvs. at ventilhuset 12 og fordelerne 44, 46 er ett stykke. Andre versjoner kan konstrueres annerledes. Mens det beskrevne ventilhuset 12 inkluderer både øvre strømningsfordeler 44 og bakre strømningsfordeler 46, er den bakre strømningsfordeleren 46 valgfri og ventilhuset 12 kan konstrueres med bare en øvre strømningsfordeler 44.

Fortsatt med referanse til Figur 1 inkluderer den første strømningsførende delen 36 og den andre strømningsførende delen 38 langstrakte rom som definerer fluide baner som kan ha varierende sirkulære og/eller elliptiske tverrsnitt f.eks., for å tillate fluid å strømme derigjennom. Videre, som nevnt, kan korridoren 24 inkludere et generelt sylindrisk rom plassert generelt vertikalt mellom og i fluidkommunikasjon med de første og andre strømningsførende delene 36, 38. Med hensyn til beskrivelsen inkluderer den første strømningsførende delen 36 en øvre veggdel 48 som bærer den øvre strømfordeleren 44 og korridoren 44 inkluderer en bakre veggdel 50 som bærer den valgfrie bakre strømningsfordeleren 46. Den bakre veggdelen 50 til korridoren 24 er plassert motsatt av korridoren 24 fra den første strømningsførende delen 36 og sideåpningen 40 og derfor kan denne delen av korridoren refereres til som værende plassert ved «baksiden» av korridoren 24.

Som det kan sees i Figur 1, strekker den bakre strømningsfordeleren 46 seg vekk fra den bakre veggdelen 50 til korridoren 24 og inn i korridoren 24 mot korridoraksen Ag, sideåpningen 40 og den første strømningsførende delen 36.

Videre, som vist, inkluderer den bakre strømningsfordeleren 46 en langstrakt struktur som strekker seg langs en linje L2 som er parallell med korridoraksen Ag, vinkelrett på den sentrale aksen Ac til ventilhuset 12 og tverrgående til en linje L1, langs hvilken den øvre strømningsfordeleren 44 strekker seg. Som vist i Figur 2, inkluderer den bakre strømningsfordeleren 46 en utoverkurvet tverrsnittsprofil med generelt enhetlig dimensjon, for derved å ligne en vertikal finne som strekker seg fra den bakre veggdelen 50 til korridoren 24 med en okseneseform på overflaten. Andre versjoner av den bakre strømningsfordeleren 46 kan ha forskjellige geometrier.

Fortsatt med referanse til Figur 2, inkluderer den øvre strømningsfordeleren 44 til det foreliggende beskrevne ventilhuset 12 en første ende 52 adskilt fra korridoren 24 og en andre ende 54 anbragt nærliggende til korridoren 24. Den øvre strømningsfordeleren 44 er generelt kileformet og inkluderer motsatte sideveggoverflater 56, 58 og en kam 60. Som vist i Figur 1, strekker kammen seg langs linjen L1, som strekker seg ved en vinkel Į relativ til den sentrale aksen Ac til ventilhuset 12. I den beskrevne versjonen kan vinkelen Į være i et størrelsesområde på omtrent 0 grader til omtrent 15 grader eller attpåtil mere, avhengig av de ønskede driftsegenskapene til ventilhuset 12. Når vinkelen Į er større enn 0 som vist, er kammen 60 anbragt slik at den andre enden 54 til den øvre strømningsfordeleren 44 er anbragt ytterligere vekk fra den sentrale aksen Ac til ventilhuset 12 enn den første enden 52. Faktisk kan vinkelen Į attpåtil være negativ hvis ønskelig, slik at den andre enden 54 til den øvre strømningsfordeleren 44 strekker seg nærmere den sentrale aksen Ac enn den første ende 52.

Fortsettende med å referere til Figur 2, strekker sideveggoverflatene 56, 58 til den øvre strømningsfordeleren 44 seg nedover og vekk fra den øvre veggdelen 48 til den første strømningslederen 36 og ender ved kammen 60. Avhengig av de ønskede driftsegenskapene til ventilhuset 12, kan kammen 60 inkludere en skarp kant definert av et direkte skjæringspunkt av de motsatte sideveggoverflatene 56, 58. Alternativt kan kammen 60 ha en avrundet profil eller en annen geometri. Dvs., kammen 60 kan ha en oksenesetype avslutning eller en annen kontur som er egnet for å oppnå de tenkte hensiktene i beskrivelsen. Som utformet kan et tverrsnitt av den øvre strømningsfordeleren 44 generelt være trekantet i i det minste en versjon av ventilhuset 12. I tillegg, i den beskrevne versjonen, er sideveggoverflatene 56, 58 i det minste delvis kurvet innover mot hverandre, men de kan også være i det minste delvis plane eller i det minste delvis kurvet utover vekk fra hverandre, avhengig av den spesielle anvendelsen og ønskede strømningsdelende egenskaper.

Som vist øker en breddedimensjon W (dvs. en maksimal avstand mellom sideveggoverflatene 56, 68) til den øvre strømningsfordeleren 44 fra den første enden 52 til den andre enden 54 og en dybdedimensjon (dvs. en avstand mellom den øvre veggdelen 48 og kammen 60) utvider seg fra den første enden 52 til den andre enden 54. Dermed vil geometrien til den beskrevne øvre strømningsfordeleren 44 divergere fra den første enden 52 til den andre enden 54 slik at den er smalere enn den første enden 52, som er nærmere den første åpningen 32 til innløpet 20, som tilfører fluid i den beskrevne konfigurasjonen. I versjoner hvor sideveggoverflatene 56, 58 til den øvre strømningsfordeleren 44 er i det minste delvis plane overflater, kan det sies at breddedimensjonen W divergerer enhetlig fra den første enden 52 til den andre enden 54. I versjoner hvor sideveggoverflatene 56, 58 er i det minste ikke-plane overflater (f.eks. innover eller utover krummede), kan det sies at breddedimensjonen W divergerer ikke-enhetlig fra den første enden 52 til den andre enden 54.

Med ventilhuset 12 utformet som beskrevet, splitter den øvre strømningsfordeleren 44 fordelaktig fluid som strømmer fra innløpet 20 til korridoren 24 når det passerer fra den første strømningsførende delen 36 gjennom sideåpningen 40 i korridoren 24. Den øvre strømningsfordeleren 44 splitter fluidet rundt korridoren 24 og rundt en valgfri ramme 16 når inkludert, langs veggen til korridoren 24 og når den når den bakre veggdelen 50 til korridoren 24, retter den bakre strømningsfordeleren 46 fluidstrømmen mot bunnåpningen 42 til korridoren 24 og ut til den andre strømningsførende delen 38. Den øvre strømningsførende delen 44 i den foreliggende beskrivelsen øker derfor fordelaktig strømningsbanen effektivt fra innløpet 20 til korridoren 24, som videre fordeler jevnt strømmen rundt korridoren 24 og den valgfrie rammen 16 når inkludert, mot den bakre veggdelen 50 og i versjoner som inkluderer den valgfrie bakre strømningsfordeleren 46, mot den bakre strømningsfordeleren 46. Dette resulterer i en minimalisering av turbulens i korridoren 24 og åpningene 26 i den valgfrie rammen 16 når inkludert brukes til deres fulle potensial. Videre reduserer dette også trykkvariansen rundt omkretsen til den valgfrie rammen 16, hvilket øker kapasiteten og den totale ønskelige ytelsen. Dermed, fra det foregående, kan den øvre strømningsfordeleren 54 til ventilhuset 12 beskrives som å være et middel for å splitte fluidet rundt korridoren 24 når fluid kommer inn i korridoren 24 fra den første strømningsførende delen 36 gjennom sideåpningen 40. I tillegg kan den bakre strømningsfordeleren 46 beskrives som et middel for å tvinge fluidet som kommer rundt korridoren 24 mot bunnåpningen 42 i korridoren 24.

Den foregående beskrivelsen er tilveiebragt som et eksempel på utførelse av den foreliggende oppfinnelsen men er ikke tenkt å begrense omfanget av oppfinnelsen. Omfanget av oppfinnelsen er definert av de følgende kravene og inkluderer alle ekvivalenter derav som faller innen åndet og omfanget av kravene og beskrivelsen som en helhet.