NO771824L - Str¦mningsregulerende ventil. - Google Patents

Description

Strømningsregulerende ventil

Foreliggende oppfinnelse angår en ventil beregnet på innsetning i en rørledning for overføring av trykkfluidum,

for å regulere fluidumkapasiteten som strømmer gjennom rør-ledningen.

Foreliggende oppfinnelse befatter seg særlig med en ventil som kan innsettes i et oleodynamisk kretsløp og hvis

det skulle være påkrevet, innsettes inne i rørledningen som forbinder oljeledningene i kraftkabler (anbragt ved begge ender av den oljefylte kraftkabel) med en oljetank under trykk hvilken hører til nevnte kraftkabel.

Hensiktene med ventilene inne i oljefylte kabler er

som følger:

å tillate fri sirkulasjon av oljen mellom oljeledningene inne i kabelen og den under trykk stående oljetank når kraftkabelen er i funksjon;

å tillate i tilfelle av at skader opptrer på kabelen som bevirker at den ikke funksjonerer, en tilstrekkelig gjen-nomgang av olje 1>i 1 å mate kabelen under den forbigående termiske fase med kjøling, men samtidig ikke vil tillate at trykkoljetanken tømmes ut i løpet av et kort tidsrom og således å begrense strømmen av olje inne i kabelen til under en på forhånd fastlagt verdi;

å tillate i tilfelle av delvis eller total skade (uansett i hvilken posisjon skaden opptrer) en utstrømning av olje som ikke må overstige den nødvendige mengde påkrevet for å hindre at de stoffer som foreligger i omgivelsene hvor kabelen er, trer inn i kabelen og derved skader denne, og dette innebærer at oljen strømmer kontinuerlig fra det øyeblikk skaden opptrer inntil et slikt tilspunkt da reparasjon av

skaden må foretas.

Under en slik tidsperiode - som kunne dekke flere måneder - som i tilfelle au en oljefylt undervannskabel, vil den mengde olje som strømmer ut fra bruddstedet og derfor fra de to trykkoljetank er som hver anbringes ved kabelendene,

måtte variere for å dekke et vidt område av verdisvingninger. F.eks. kan den mengde olje som er påkrevet fra hver tank, variere fra mellom 500 til 600 1 pr. time under de første få timer umiddelbart etter skaden og den derav følgende stopp av kab-elens elektriske funksjon, til 2 til 3 1 pr. time for resten av tiden,.dvs. inntil kabelen blir reparert.

Forskjellige typer av ventiler er vel kjent og beregnet for innsetning.i rørledninger som ved begge ender av den oljefylte kabel forbinder oljeledningene inne i en kabel med trykkoljetanken.

De kjente ventiler omfatter et ventilhus forsynt med

et gjennomgående hulrom, i direkte forbindelse med den ene ende med oljeledningen som kommer fra trykkoljetanken, og den annen ende er i direkte forbindelse med oljeledningen som trer inn i oljekanalen inne i kabelen.

Inne i det gjennomgående hulrom vil der finnes et element som er bevegelig i motvirkning av en fjær hvis bevegelse bevirkes ved trykkdifferanser som foreligger i rørledningen både på oppstrømssiden og på nedstrømssiden av ventilen, hvilket element i mer eller mindre grad men aldri fullstendig stenger en åpning som foreligger inne i det gjennomgående hulrom i ventilhuset. Dette vil variere strømningen fra en maksimal til en minimal verdi.

I de kjente ventiler har forholdet mellom den maksimale og den minimale strømningshastighet verdien i størrelsesordenen 10.

De kjente ventiler er istand til effektivt å tillate fri sirkulasjon av olje mellom oljekanalene inne i kabelen og den nevnte trykkoljetank når kabalen funksjonerer elektrisk. Videre er de nevnte ventiler istand til å tilføre de økte mengder olje som er påkrevet under den periode som følger umiddelbart etter skaden som har opptrådt på kabelen, og den etterfølgende stopping av den elektr.i-ske funksjon av kabelen. De kjente ventiler kan imidlertid ikke tilføre den lille olje-strømhastighet som er nødvendig for hele tidsperioden inntil kabelen blir reparert.

For å oppnå en variasjon i oljestrømningshastigheten

i oljefylte kraftkabler mellom de ovenfor angitte maksimale og minimale verdier som er påkrevet, benytter man seg av inn-setningen i rørledningen som forbinder oljetrykktanken med oljekanalene inne i kabelen, av flere ventiler innbyrdes par-allelle og som hver avviker fra de andre ved at hver ventil har et område for verdiene av oljestrømningshastigheten av-vikende fra de andre for å oppnå alle verdiene for oljestrøm-ningshastigheten, hvilke ventiler har tilhørende organer som skiller dem fra rørledningen alt etter de verdier som er påkrevet for oljestrømmen.

En annen ulempe ved de kjente ventiler er at disse ikke er istand til å levere en nøyaktig og helt bestemt oljemengde og særlig ikke en minimal strømningshastighet.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å skaffe en ventil for regulering av strømningshastigheten i en rørled-ning og nærmere bestemt å skaffe en ventil for oljefylte kraftkabler som må være istand til å tilføre en oljestrøm innenfor et meget stort område av verdier (dvs. med et forhold mellom maksimale og minimale verdier for strømningshastigheten i størrelsesordeenen på minst IDO, idet dens minimale verdi av strømningshastigheten må være så liten som ønsket) og som samtidig er istand til med meget stor nøyaktighet å tilføre strømningshastigheter med en på forhånd fastlagt verdi for hele området av mulige verdier og spesielt er istand til å tilføre med stor nøyaktighet på forhånd fastlagte mengder med på forhånd bestemte verdier som kan være så små som ønsket.

Gjenstanden for foreliggende oppfinnelse er en ventil til regulering av hastigheten i en rørledning, omfattende et ventilhus forsynt med et gjennomgående hulrom, innløps- og utløpsåpninger, og en åpning med variabelt tverrsnitt for variasjon av hastigheten av væskestrømmen som passerer gjennom ventilen, og oppfinnelsen er kjennetegnet ved at den omfatter en deformerbar membran inne i det gjennomgående hul rom, hvilken deler dette inne i to fullkommen forseglede rom, idet membranen har organer til å variere dimensjnen av åpningen med variabelt tverrsnitt, og en rørledning er anordnet inne i ventilhuset, hvilken virker som en forbindelse mellom de to rom og en lamineringsinnretning innført i rørledningen, slik at ved betjening av lamineringsinnretningen betjenes også organene som frembringer variasjonene i åpningens dimensjoner .

Oppfinnelsen vil bedre forstås ut fra følgende det-aljerte beskrivelse i form av et ikke begrensende eksempel og under henvisning til tegningen som viser et snitt av ventilen ifølge oppfinnelsen.

5om det kan sees av figuren, omfatter ventilen ifølge foreliggende oppfinnelse en hoveddel eller ventilhus 1, som har generelt uttrykt formen av en vinkelplate med et gjennomgående hulrom 2. Ventilhuset 1 er ved den ene ende av hulrommet 2 forbundet med en rørledning 3 som kommuniserer med en trykkoljetank,og ved den annen ende av hulrommet 2 er ventilhuset forbundet med en rørledning 4 som kommuniserer med oljekanalene inne i kabelen. På siden av ventilhuset 1 har ventilen ifølge oppfinnelsen et sekundært ventilhus 5 som skal beskrives nærmere i det følgende.

Hovedventilhuset 1 er dannet av to deler 6 og 7 og mellom disse to deler 6 og 7 er innskutt en fullkommen tett flens 8. På flaten 9 av denne flens er f.eks. ved sveising tettende festet enden av en belg 10 som ved sin annen ende er tettende festet (f.eks. ved sveising) til en bunn 11.

Belgen 10, flensen 8 og bunnen 11 utgjør alle til-sammen en deformerbar fluidumtett membran.

På den side av bunndelen 11 som vender mot rørled-ningen 4, er der en hengende nåleventil 12 som betegnes den styrte nåleventil, som har en slik lengde at den frie spiss 13 av dens kjegleformede hode når opp til den åpning som kommuniserer mellom hulrommet 2 og rørledningen 4.

Tilsvarende den kommuniserende åpning mellom hulrommet 2 og rørledning 4 er der en skive 14 festet til hovedventilhuset 1, hvilken skive 14 er forsynt med en åpning

15 og en skruefjær 16 er anbragt mellom skiven 14 og bunnen

11 .

Tilstedeværelsen av belgen 10, flensen 8 og bunnen

11 deler opp det gjennomgående hulrom 2 i hovedventilhuset 1

i to kammer 17 og 18 som ikke er direkte forbundet med hver-andre .

Som nevnt i det foregående er et sekundært ventilhus

5 fast forbundet med siden av hovedventilhuset 1.

Det sekundære ventilhus 5 har et sylindrisk hulrom

19 som ved hjelp av rørledningen 20 anordnet i ventilhuset 5 og i ventilhuset 1 forbinder kammeret 17 og ved hjelp av rør-ledningen 21 som også er anordnet i ventilhuset 5 og i ventilhuset 1, forbinder kammeret 18.

Når det gjelder det punkt, hvor rørledningen 21 fører ut fra hulrommet 19 i det sekundære ventilhus 5, er denne rør-ledning forsynt med en åpning 22.

Inne i hulrommet 19 er innført en mekanisme 23 som omfatter et dykkerstempel 24 kalt en pilot-nåleventil som har et kjegleformet hode 25, hvilket hode kan innstilles i åpningen 22 slik at rommet mellom åpningen 22 og enden 25 av dykkerstemplet 24 kan variere etter ønske og således gi foranledning til en lamineringsinnretning.

Det sekundære ventilhus har et lokk 26 med en gjennom-boret flens 27. Den motsatte ende av det kjegleformede dykkerstempel 24 strekker seg inne i boringen i flensen 27. Nevnte stempel er forsynt med et ringformet fremspring 28 omkring stemplet og inne i hulrommet 19.

En fjær 29 er innskutt mellom det ringformede fremspring 28 og bunnen av hulrommet 19, mens en belg 30 er anbgrat mellom det ringformede fremspring og flensen 27. En ende av belgen er loddet til det ringformede fremspring 28 og den andre ende er loddet til flensen 27.

Den frie ende av dekslet 26 har en gjenget boring 31, hvori rf satt inn en r i-> g u 1 e r i n g s s k r u e 32 med sin manuelle betjening 33 og en kule 34 i. anlegg mot enden 35 av plungerstemplet 24.

Ventilen funksjonerer på følgende måte:

For å kunne gå fra tanken til kabelen har oljen bare følgende mulige løp å følge. Fra rørledningen 3 trer oljen inn i kammeret 17 og går derfra inn i rørledningen 20, hvorfra den trer inn i det sylindriske hulrom 19 i det sekundære ventilhus 5. Fra hulrommet 19 passerer oljen gjennom åpningen 22 inn i ledningen 21 og trer inn i hulrommet 18. Endelig kan oljen fra hulrommet 18 ved å passere gjennom åpningen 15 tre inn i ledningen 4. For å vende tilbake fra kabelen til tanken må oljen passere den samme eneste mulige bane som selvsagt er den omvendte av den nettopp beskrevne.

For å variere den mengde olje som går gjennom ventilen, betjenes den manuelle styring 33. Betjeningen av den manuelle styring 33 består i dennes dreining enten med urviserens retning eller mot urviserens retning. Denne funksjon kan ut-føres enten manuelt eller ved anvendelsen av et hvilket som helst elektro-mekanisk system som er i og for seg kjent og derfor ikke nærmere beskrevet her.

Ved dreining av håndstyringen 33 med utviserens retning fremkalles en reduksjon av den oljemengde som fordeles ved hjelp av ventilen. I virkeligheten, ved dreining av håndstyringen 33 med urviserens retning beveger skruen 32 seg fremover inne i dekslet 26 og kulen 34 tvinger dykkerstemplet 24 til å bevege seg i retning oppover på figuren, ved å over-vinne motstanden i fjæren 29. Med denne bevegelse i retning oppover på figure,n blir det k jeglef ormede hode 25 av dykkerstemplet 24 ført inn i åpningen 22 og reduserer på denne måte åpningens tverrsnitt. Tverrsnittets reduksjon i åpningen 22 reduserer også - ved laminering, det oljetrykk som hersker i kanalen 21, mens oljen i kanalen 20 bibeholder det trykk som oljen har i rørledningen 3. Fra det øyeblikk kanalen 20 er

i forbindelse med kammeret 17 og da kanalen 21 er i forbindelse med kammeret 18, vil lamineringsfenomenet som innledes ved hjelp av åpningen 22, bevirke en reduksjon av oljetrykket i kammeret 18. Da trykkdifferansen mellom kammerene 17 og 18 blir en differanse mellom trykkene på de to sider av bunnen 11, tvinges denne til å bevege seg i retning oppover på tegningen under overvinnelse av motstanden i fjæren 16. Denne

bevegelse stanser når den resulterende virkning av fjæren 16 og det trykk som utøves av oljen i kammeret 18, utjevner virk-ningen av det trykk som utøves av oljen i kammeret 17 på bunnen 11. Med bevegelsen i retning oppover på tegningen beveger bunnen 11 seg mot toppen av den styrte nåleventil 12, hvis største del av den kjegleformede spiss er ført inn i åpningen 15 og således reduserer dennes tverrsnitt og derfor frembringer en reduksjon i strømningshastigheten for oljen gjennom ventilen.

Det vil av ovenstående fremgå at den styrte nåleventil 12 beveger seg for å innta stillinger som en funksjon av stil-lingene av pilot-nåleventilen 24.

For en bestemt stilling av pilotventilen 24 og for en gitt trykkdifferanse mellom rørledningene 3 og 4 er likevekts-stillingen for den styrte ventil 12 klart definert og forblir konstant inntil nevnte trykkdifferanser blir konstant.

Verdien for strømningshastigheten bibeholdes selvsagt konstant. Hvis trykket i rørledningen 4 på grunn av noen ulemper avtar mens trykket i rørledningen 3 forblir konstant, vil strømningen gjennom ventilen øke, lamineringen gjennom

åpningen-22 blir mer effektiv og bevirker at trykket synker i kammeret 18. Nåleventilen 13 beveger seg fremover og struper åpningen 15 ennå mer, ved denne virkning oppnås en■ytterligere effektiv laminering som med hensyn til det nettopp dannede

trykk i rørledningen 4, hever trykket i kammeret 18 og bringer det tilbake til dets opprinnelige verdi, dvs. før ulempen opp-sto, n. a. o . beveger nåleventilen 12 seg ved svinging omkring en gitt midtstilling (som en funksjon av pilotventilens 24 posisjon), på en slik måte at den holder trykkdifferansen konstant mellom oppstrømsiden og nedstrømsiden av åpningen 22 og følgelig strømningen.

Det er ganske lett å se at denne operasjon virkelig finner sted selv om trykket skulle forbli konstant i rørled-ningen 4 og variere i rørledningen 3.

Som en følge derav holdes strømningen gjennom^ventilen konstant på et nivå som bestemmes ved posisjonen av pilotnåle-ventilen 24 selv om der skulle foreligge større svingninger i

trykket mellom rørledningene 3 og 4.

Da hele strømmen som går gjennom ventilen, går gjennom åpningen 22, idet ingen andre gjennomganger er anordnet ved klaring mellom bevegelige deler, bibeholdes denne operasjon også hvis åpningen 22 tettes meget sterkt for å tillate bare små mengder olje å passere gjennom.

Der er således en meget nøyaktig regulering av olje-strømningshastigheten også når der foreligger store variasjoner i trykkene og innenfor et meget stort område av variasjoner i ol jestrømningshast igheten, hvilke strekker seg fra en maksimal hastighet som avhenger av ventilens dimensjoner, til en minimal hastighet som kan nærme seg null så nær som presisjonen av arbeidet i åpningen og den tilsvarende nåleventil vil tillate. Det er også mulig å ha en fullstendig stengning av åpningene hvis det er ønskelig at ikke noe skal passere gjennom.

Den vesentlige fordel med ventilen ifølge oppfinnelsen henger sammen med anvendelsen av den deformerbare membran som deler opp hulrommet ved å tette dette i to kammere og således oppnås, i den grad det er mulig å oppnå, et større forhold mellom den styrende flate av membranen som utsettes for trykkdifferansen mellom de to kammere, og overflaten av den variable åpning med en derav følgende høy presisjon i reguleringen av oljestrømningshastigheten, særlig for mindre verdier av denne, idet eventuelle kanaler for olje som skulle skyldes klaring,

er eliminert (hvilket uunngåelig ville måtte forbindes med diameteren av den styrende overflate).

Foruten dette er ventilen ifølge oppfinnelsen, ved at den ikke har noen bevegelige deler som utsettes for frem- og tilbakegående friksjon, spart for behovet for å hindre eventuelle mulige skader på dens fullkomne funksjonering og abso-lutte pålitelighet - hvilken kunne vært hemmet hvis eventuelle faste forurensninger (hvilke er umulig fullstendig å eliminere inne i væskeanlegg) bli oppfanget mellom nevnte overflater, og derved blokere og/eller forandre ventilens funksjon.

Selv i nærvær av termiske variasjoner i væsken og de derav følgende variasjoner i dimensjonene av de forskjellige ventilkomponenter forblir ventilens funksjon som alltid på-litelig og fullkommen, fordi det i ventilen ifølge oppfinnelsen ikke er noen bevegelig deler med frem- og tilbakegående friksjon og derfor med begrenset toleranse som kunne variere med temperaturen og som kunne bevirke blokering av nevnte deler eller bevirke uønsket væskegjennomgang.

Claims (4)

1. Ventil til regulering au hastigheten au en uæskestrøm i en rørledning, omfattende et uentilhus forsynt med et gjennomgående hulrom, en innløpsåpning og en auløpsåpning og en åpning med et uariabelt tverrsnitt for variasjon au strømnings-hastigheten for en uæske som går gjennom uentilen, karakterisert ued at den omfatter en deformerbar mem- • brån inne i det gjennomgående hulrom, huilken deler dette inn i to fullkommen forseglede rom, idet membranen har organer til å uariere dimensjonen au åpningen med uariabelt tuerrsnitt, og en rørledning er anordnet inne i uentilhuset, huilken uir-ker som en forbindelse mellom de to rom og en 1amineringsinn-retning innført i rørledningen, slik at ued betjening au lamineringsinnretningen betjenes også organene som frembringer variasjonene i åpningens dimensjoner.

2. Ventil ifølge krav 1, karakterisert ved at den deformerbare membran som foreligger i det gjennomgående hulrom, er en sylindrisk belg som ved den ene ende er tettende'forbundet med en ring som er tettet mot veggene av det gjennomgående hulrom og som er omhyggelig tettet ved den andre ende ved hjelp av en bunn, hvorfra et plungerstempel strekker seg, hvilket danner et organ for å variere åpningen med det variable tuerrsnitt.

3. Ventil ifølge krav 1, karakterisert ved at lamineringsorganene som er tettende innsatt inne i den kanal som virker som en forbindelse mellom de to kammere av-grenset ved tilstedeværelsen av den deformerbare membran inne i det gjennomgående hulrom, omfatter et sekundært uentilhus som med tetning er forbundet med houeduentilhuset, idet det sekundære uentilhus omfatter et hulrom som utgjør en del au den kanal som forbinder de to kammere med huerandre, et plungerstempel tettende beuegelig mot uirkningen au en fjær inne i hulrommet i det sekundære uentilhus for å uariere tuerrsnit-tet au en åpning som foreligger inne i det sekundære uentilhus, huilket plungerstempel er forsynt med tettende anordnede drivorganer på yttersiden.

4. Ventil ifølge krav 3, karakterisert ved at drivorganene for plungerstemplet som foreligger inne i hulrommet i det sekundære ventilhus, består av en gjenget stang forsynt med en håndstyring som arbeider i en gjenget- boring i det helt tette deksel i det sekundære ventilhus, hvilken gjen-gede stang er i kontakt med enden av plungerstemplet som strekker seg fra hulrommet i det sekundære ventilhus, idet der videre er anordnet en sylindrisk belg' som ved den ene ende er tettende forbundet med plungerstemplets hoveddel og ved den annen ende er tettende forbundet med det sekundære ventilhus.