NO772336L - Trykkmediestyrt ventil. - Google Patents

Description

Trykkmediumstyrt ventil.

Por avstengning og regulering av hetvannsledninger i fjernvarmesystemer anvendes idag fortrinnsvis kulesleideventiler, ventiler med såkalt trykksmurt kikk, kuleventiler og dreiespjel-ventiler samt i visse land kile sleideventiler. Samtlige av disse' ventiler er på en elle annen måte mindre fordelaktige, idet de enten er dyre eller tunge, krever stor byggehøyde, bare finnes for spesifike dimensjonsområder eller er forsynt med pakkbokser og pakninger som krever omfattende vedlikehold og kan vanskelig-gjøre manøvreringen. Visse ryper har dessuten vist tendenser til å sette seg fast pga. korrosjon. Skal slike ventiler gjøres fjern-styrte, så er derfor nødvendig apparatur for det meste dyrt og komplisert. I fjernvarmesystemer er ventilene derfor så godt som alltid anordnet for manuell manøvrering, hvilket i mange tilfeller innebærer at manøvreringen må skje på selve ventilen, dvs. der denne er plassert, som oftest i en trang brønn eller et annet underjordisk kammer, hvilket kan medføre en fare for personskader om.lekkasje- av en aller annen grunn skulle oppstå ved omstillingen av ventilen. Endel farlige ulykker og ulykkestilfeller har fore-kommet i denne sammenheng.

Hva man trenger innenfor varmekraftteknikken og spe-sielt i fjernvarmesystemer er ventiler som er vedlikeholdsfrie,

som er lette å håndtere og montere - kjente ventiler er for større rørdimensjoner ofte store enheter på flere tonn - som kan frem-stilles med rimelige omkostninger og som fremfor alt kan fjernstyres på en enkel og. pålitelig rnåte, idet påliteligheten ikke bare gjelder ventilens funksjon ni en også sikkerhetetn for liv og helse for den som arbeider med ventilene. Det er særlig viktig at ventilene kan åpnes og stenges selv om de har stått urørte i lengre tid, eksempelvis for utkobling av en ledningsstrekning hvor det er opp-stått en feil.

Oppfinnelsen har til hensikt å tilveiebringe en trykkmediumstyrt ventil som tilgodeser disse krav og ønskemål. Ifølge oppfinnelsen går man ut ifra en ventil av den kjente type som innbefatter et ventilhus med et deri anbragt ventillegeme som i den ene enden bæres av en i ventilhusets,gjennomstrømningspassasje anordnet belg, hvilken belg har tilknytning for tilførsel og avledning av trykkmedium og er innfestet i ventilhuset i sin andre ende, idet ventillegemet ved en tilføring av trykkmedium til belgen kan presses mot et i ventilhuset anordnet sete.

Tidligere kjente ventiler av denne type har vært forsynt med en gummibelg som er innfestet i ventilhuset i sin ene ende og rager fritt ut derfra 'for'i sin andre ende å bære ventillegemet. Ventiler av denne type egner seg ikke til bruk for fluider som står under høyt trykk og har høy temperatur. Det skyldes at ventillegemet ikke får den nødvendige styring for skikkelig samvirke med setet, og ofte heller ikke kan tåle de forekommende høye temperaturer og trykk.

Ifølge oppfinnelsen foreslås en ventil av den angitte type med de kjennetegn som fremgår av patentkrav 1.

For klargjøring av oppfinnelsen skal i det etterføl-gende en slik ventil beskrives nærmere under henvisning til tegningene. Ventilen er beregnet for hetvannsledninger i fjern-varme systemer. Oppfinnelsen er naturligvis ikke begrenset til til en slik anvendelse, idet den også kan anvendes for damp,

olje og andre kullvannstoffer, kjølevann og råvann samt for trykk-luft og andre gasser innenfor den kjemiske industri, legemiddel-industrien og celluloseindustrien samt for industriell samt for industriell vannbehandling.

På tegningene viser

fig.l et lengdesnitt av en utførelse av ventilen ifølge oppfinnelsen, mens

fig. 2 viser et motsvarende snitt gjennom en annen utførelse hvor det er anordnet to ventillegemer.

Fig. 3 viser et snitt av en tredje utførelse med to ventillegemer, men uten fjær og

fig. 4 viser et utsnitt av ■ utførelsen i fig.3-

De på tegningene viste ventiler er utviklet for anvendelse i fjernvarmesystemer, men er generelt anvendbare også

i andre sammenhenger, som nevnt foran, for regulering av varierende

typer av fluider ved høye trykk er": høy temperatur. Det kan være snakk orn trykk på 5 - 6 ato, som er et va.nlig vannledningstrykk,

og høyere trykk av størrelsesordenen 150 ato som forekommer ved dampgeneratorer og trykk derimellom, på 16 - ^10 ato, som er trykk-området i fjernvarmesystemer. Temperaturen kan ligge mellom 0°C og omkring <400°C, idet det teinperaturornrådet som er aktuelt når det gjelder fjernvarmesystemer strekker seg fra 120°C - 220°C.

Ventilen i fig. 1 innbefatter et ventilhus av stål. Dette er sammensveiset av flere deler, nemlig en sylindrisk hoveddel 10, en innvendig konkav ringformet overgangsdel 11 og en innvendig konveks ringformet overgangsdel 12 i hver ende av hoved-delen 10, samt en sylindrisk tilknytningsstuss 13 i hver ende av ventilhuset..Det er meningen at ventilen skal anbringes i en ledning helt enkelt ved at den sveises inn i ledningen ved hjelp av tilknytningsstussene, men det er naturligvis mulig å anordne gjengetilslutning eller flens tilslutning eller en annen type tilslutning for ventilhuset.

Et sylindrisk rør 1<[>! er fastholdt koaksialt i ventilhuset ved hjelp av steg 15 som er fastsveiset til røret og ventilhuset. Røret 1'4 er åpnet i den ene enden ved 16, mens i den andre enden er lukket ved hjelp av en påsveiset halvkuleformet endevegg 17. Endeveggen har en sentral åpning 18 for tilknytning av en ledning 19 som går ut av ventilhuset gjennom den ene tilknytnings-stussens'13 vegg.

Inne i røret i nærheten av den med endeveggen 17 lukkede ende er det fastsveiset en vegg 20 med en gjennomgående åpning 21, og i en utvidelse 22 er det innfestet en belg 23.

Denne belg er av en type som ei'i og'for seg kjent i forbindelse med såkalte kompensatorer i rørledninger dvs. elementer som gir en ekspans j onsrnulighet gir en ekspansjonsmulighet ogkontrak-sjonsmulighet for ledninge, men belgen har hittil ikke vært anvendt sorn manøvreringsorgan i en trykkmediumstyrt ventil. Denne spesielle belg er utført av rustfritt stål sorn er mykt og holdfast, og belgveggen består av et stort antall tynne skikt av slikt stål. Hvert skikt kan ha en tykkelse på 0,3-1 mm, og skiktenes antall kan hensiktsmessig ligge mellom 2 og 10. Det finnes to ulike måter å utføre en slik belg på. Den ene måten består i at enkelte skikt av stålbånd formes til en sylinder,

idet de til hverandre støtende kanter for skiktet sammensveises

i hvert enkelt skikt. Utenpå et fyrste slikt skikt legges et nytt skikt som sveises individuelt med sveisen forskjøvet i omkretsret-ningen i forhold ti], det tidligere skikt, og på denne måten fort-settes så oppbygningen av belgen skikt for skikt. Den andre utfør-elsen innbefatter bruk av et kontinuerlig stålbånd som først bringes til en enkeltlags sylindrisk form og sammenfestes i denne form ved sveiseing, hvoretter stålbåndet vikles kontinuerlig rundt den således først dannede sylinder for oppnåelse av ønsket antall skikt. Stålbandets frie ende' sveises fast utenpå de spiralformede lagte skikt. Sistnevnte fremgangsmåte er den beste, idet man derved har bedre kontroll over eventuelt oppstående lekkasjer i belgen. Etter at belgen på denne måten er bygget opp av s.tålbåndsskikt, rifles den på utsiden og innsiden for å få den viste belgform.

Å anvende en belg av denne type som manøvreringsorgan

i en ventil har vist seg' å være fordelaktig, fordi belgen krever et meget litet trykk for aksialbevegelse. Den er lett å fremstille og den er istand til å oppta vekslende belastninger.

I den ende av belgen 23 som er motsatt belgens i veggen 20 infestede ende,-er det anordnet et sylindrisk hode 24. Dette hodet har en gjennomgående åpning 25 med en utvidelse 26 for opptagelse av belgen. Hodet har en sfærisk ringformet flate 27 i sin ytre frie ende, og på denne er det fastsveiset et sfærisk, hult ventillegeme 28 av stål, fortrinnsvis rustfritt stål'. Inne i ventillegemet er det fastsveiset et stag 29, og mellom dette stag og et motsvarende stag 30 på den fra belgen vendte side av veggen 20

er det innspent en skruestrekkfjær 31.

Strekkfjæren tjener til å trekke belgen-^sammen med forskyvning av ventillegemet 28 til vesntre i fig. 1, til anlegg mot den åpne enden a/røret l'l som danner en mantel rundt belgen.

I denne stillingen er ventillegemet 28 trukket tilbake fra sitt sete, hvilket sete dannes av overgangsdelen 12 i ventilhusets høyre, ende. Ventillegemet bringes til anlegg mot dette setet ved at et trykkmedium, væske eller gass (luft), tilføres belgens 23 indre gjennom ledningen 19. Derved bringes belgen til å ekspandere mot strekkfjærens 21 virkning og ventillegemet 28 settes an mot sitt sete under påvirkning av trykkrnediumtrykket.

Ved at det er anordnet en strekkfjær 31 for sammentrekking av belgen under ventillegemets 28 fjerning fra ventilsetet, slik at man ikke bare stoler på den iboende sammentrekningskraften i belgen - hvilket naturligvis i og for seg er mulig - kan belgen gis en kortere bygge len gele for en bestemt slaglengde. Hensiktsmessig anordner man belgen slik at den er sammentrykket mot sin iboende fjærvirkning. når ventillegemet er trukket mot rørets 1 k ende l6, og er strukket niot sin iboende f jærvirk-ning når ventillegemet ligger an mot sitt sete under påvirkning av trykkmediet i belgen. Belgen vil således arbeide på begge sider av en normalsti11ing, i hvilken den i hovedsaken er avlastet.

Ved at ventillegemet 28 er hult blir det lett, og ved at det er sfærisk eller kuleformet blir det formbestandig.

Det sfæriske ven ti 1 Legeme er selvsen.treren.de mot setet og det beveger seg lett mot og fra dette uten. å henge ned i belgens frie ende. I utførelsen i fig. 1 styres belgen, ved hjelp av hodet 2k i røret l'l . Skulle forurensninger forekomme i det ved hjelp av ventilen regulerte medium, så kan det være ønskelig, å bortse fra en slik styring idet de mot hverandre gli-dende flater kan være følsomme for slike forurensninger. En utførelse hvor hodet mangler skal beskrives senere i forbindelse med fig. 2.

Anvendes ventilen for å regulere et medium som strømmer fra. venstre til høyre i fig. 1, vil mediets trykk understøtte belgens 23 kraft med hensyn på settingen av ventillegemet 28 mot setet. Derved har man også mulighet til å anordne en hy-draulisk styring av ventillegemet..1 røret 1^4 er anordnet en åpning 32, og det ved hjelp av ventilen regulerte medium har derigjennom mulighet til å strømme inn i røret lk og fylle ut 'rommet rundt belgen 23, hvor medii.ets trykk tjener til å stive opp eller avs tive belgen mo t ned bøyning.

Med den viste utførelsen av ventillegemet kan man tilveiebringe tire funksjoner, nemlig avstenging, struping og regulering. Eventuelt kan ventillegemet utføres med en nese for ytterligere å forbedre mediets strømning forbi ventillegemet. Nesen er da i hovedsaken, rettet aksia.lt mot den nærmeste stuss 13. Ventillegemet kan også ha mer eller mindre konisk form eller en overgangsform mellom sfærisk og konisk form. Videre kan det være hensiktsmessig å forsyne setet eller ventillegemet med. et påvulkanisert belegg når eksempelvis ventilen skal benyt-tes for medier hvis temperatur ikke overstiger 120-130°C. Har ventillegemet eller setet intet slikt belegg, kan det være nød- vendig å utføre pasningen mellom ventilJ egemet og ventilsetet mecl større presisjon. Det påvulkani ser te belegg makter å utjevne unøyaktigheter i pasningen mellom ventilsetet og ventillegemet.

Manøvreringen av ventilen kan hensiktsmessig skje mecl gass, fortrinnsvis luft som er innestengt i en trykkbehoIder som gjennom en ven til er forbundet med ledningen IQ. Ventilen i ledningen 19 kan være manuelt påvirkbar og/eller kan være påvirkbar ved hjelp av en pressostat som avføler e'n trykksenkning 1 en strekning av fjernvarmesystemet - en slik trykksenkning kan eksempelvis forårsakes av en leka.sje - og derved umiddelbart bringe ventilen i ledningen 19 til å åpne, slik at ventillegemet 28 bringes til stengt stilling for avstenging av den aktuelle strekning i fjernvarmesystemet med hensyn på tilførselen av het-vann .

Det vil fremgå at den beskreAme ventil er meget enkel i sin oppbygging og særlig skal det her pekes på at denne ventil helt mangler pakninger og pakkbokser. Den kan lett anordnes i en rørledning og den kan like lett tilknyttes en hensiktsmessig manøvreringsanordning for tilføring hhv. avledning av trykkmedium til hhv. fra belgen 23.

Ventilen i fig. 2 er bygget opp på hovedsakelig samme måte som i fig. 1, men som antydet ovenfor mangler man i dette tilfelle hodet 2k på belgen. Ventilen i fig.- 2 er dessuten dobbeltvirkende slik at den kan anvendes for et medium 'som strømmer gjennom ventilen i den ene eller andre retning, nied oppnåelse av den ekstra avstengnings Ivr a f t som selve mediet ut-øver på det ventillegemet som ligger på nedstrømssiden. I fig. 2 er huset av samme utførelse som i fig. 1 og dets deler er forsynt med samme lienvisningstall som i fig. 1.

'.Po ventillegemer 28 og 28' er anordnet i ventilhuset og de har hver sin belg 23 hhv. 23'. Disse belger er anordnet i et ror lU på samme måte som i fig. 1. Sentralt i røret er det anordnet et hus 33 som bæres av steg 3'-1slik at det befinner seg koaksialt i husets hoveddel 10. Det indre av de to belgene kommuniserer med dette hus som gjennom ledningen 19 er tilknyt-tet den for ventilens manøvrering anordnede trykkmediumkilde.

I dette tilfelle er det bare anordnet en fjær 31 og fjæren er innspent mellom et fastsveiset stag 20 i hvert ventillegeme på samme måte som er vist i utsnittet for ventillegemet 28.

Antar man at mediet strømmer gjennom ventilen i fig. 2 fra venstre mot høyre og a. t stenging skal skje, vil mediets trykk understøtte stengingen av det høyre ventillegeme 28, og den samme medvirkning ved stengingen av venti 1.1 egemet 28' oppnår man dersom mediet strømmer gjennom ventilen fra høyre mot venstre. Ventilen i fig. 2 er således å foretrekke på grunn av at den kan anvendes for strømning i begge retninger. Trykkets medvirkning ved stengningen utgjor en sikkerhetsfaktor, idet i det minste det ene ventillegeme vil holdes i stengt stilling dersom trykket i belgen skulle falle bort.

Ventilen i figurene 3 og k er også to ventillegemer og er i prinsippet bygget opp på samme måte som ventilen i fig. 2, men mangler fjærer. VentiIhuset har to deler 10 som er fastsveiset til en mellom dem anordnet ring 35-Hver del 10 består aA'platemateriale og er ved trykk f orming formet til et sete 36. Videre en? den forsynt med en påsveiset tilknytningsstuss 13.

En sylindrisk tverrvegg 20 bæres av ringen 35 ved hjelp av steg 15. To ventillegemer 28 og 28' er anordnet i ventilhuset, og de er begge utfor'!; og anordnet på en måte som skal beskrives mer de tal j ei" t under henvisning til ventillegemet 28

i fig. h. Selve ventillegemet er torpedoformet og er sammensveiset av tre deler, nemlig en basisdel 37»en kalottdel 38 samt en på innsiden av disse fastsveiset mellomdel 39» Mellom-delen utgjør bunnen i et mellom basisdelen og kalottdelen dan-net grunt omløpende spor som er utfylt med et skikt ^0 av et elastisk materiale, f.eks. påvulkanisert gummi som utjevner unøyaktigheter i pasningen mellom ventilsetet og ventillegemet.

Ventillegemet 28 er ved sin basisdel 37 sveiset fast på et ringformet hode 2k i hvilket den tilhørende belg 23 er innfestet med sin ene ende, mens belgens andre ende er innfestet i. tverrveggen 20..Deigen kan ha samme utførelse som tidligere beskrevet i forbindelse med fig. 1. Belgen omgis av et telesko-pisk ror som innbefatter en ytre sylindrisk rørdel l't som er festet til og bæres av tverrveggen 20, og en indre sylindrisk rørdel l'l ' som er festet til og bæres av hodet 2h. Dette tele-skopiske ror gir den nødvendige styring for belgen.

I denne utførelsen mangler fjærer inne i belgen og man baserer seg således bare på belgens egen fjærvirkning med hensyn på sammen trekkingen av belgen for forskyvning av ventil legemet til den åpne stilling som or vist for det venstre ventillegeme 28' i fig. 3-1 denne stilling ligger hodet 2k an mot enden av rørdelen. 1^. Rørdelen l4' er da helt innskjøven i rørdelen lk ..

For ekspandering av blegen mot- dennes egen fjærvirkning er det anordnet to kanaler 19, en for hver belg, gjennom ringen 35, steget 15 og tverrveggen 20 for tilføring av gass (luft), men en felleskanal kan være anordnet for begge velger. Da det medgår meget gass (luft) for raaiievreringen av ventillegemet til stengt stilling dersom ventillegemet og belgen har et stort hulromsvolum, kan' hulrommet hensiktsmessig være delvis fylt med antikorrosjonsvæske eller med lette fyllegemer, f.eks. plast-kuler .

En kanal kl er ført gjennom ringen 35 for å muliggjøre

en forbindelse fra ventilhusets indre til omgivelsen, slik at trykket i ventilhuset kan avlastes.

De viste og beskrevne utførelser er bare ment som eksemp-ler som tjener til å klargjore oppfinnelsen, og det tør være åpenbart at modifikasjoner kan gjøres innenfor rammen av patent-kravene med. hensyn på ventilens ulike konstruktive detaljer under hensyntagen til temperatur, trykk og mediumtype som ventilen skal anvendes for. Særskilt skal nevnes at man gjennom tilpasning av venti11egemets 28 diameter og rørets 1^ diameter på egnet måte i forhold til hverandre kan påvirke strømnings-niotstanden i ventilen slik at man oppnår det strømningsbilde som er ønskelig, i de enkelte tilfeller. Muset kan naturligvis også bygges opp på. annen måte enn som vist for å kunne innord-nes i rør lednings sy s teinene .

Claims (12)

1. Trykkmediumstyrt ventil, innbefattende et ventilhus (10-13) med et deri anordnet ventillegeme (28) som i den ene enden bæres av en i ventilhusets gjennomstrømningspassasje anordnet belg (23), hvilken belg har en tilslutning (19) for tilføring og avledning av trykkmedium og er innfestet i ventilhuset i sin andre ende, idet ventillegemet ved tilføring av trykkmedium til belgen kan presses mot et i ventilhuset an-

ordnet sete (l2; 36) , karakterisert ved at ventillegemet (28) er ettergivende belastet i retning fra sitt sete (l2; 36) og at belgen (23) er omgitt av en i ventilhuset (l0-13) fast anordnet mantel (l'l) som danner en støtte (l6) for ventillegemet (28) når det er løftet fra sitt sete.

2. Ventil ifølge krav 1, karakterisert ved at ventillegemet (28) har sfærisk eller konisk form eller en overgangsform mellom sfærisk og konisk form.

3. Ventil ifølge krav 1 eller 2, karakter! sert ved at mantelen (1 h) er sylindrisk og er anordnet i en sylindrisk del (lO) av ventilJruset (l0-13) koaksialt med dette med mellomrom til den sylindriske dels innside. k.

Ventil ifølge krav 3, karakterisert ved at' mantelen (l'0 bæres av ventilhuset (10-13) ved hjelp av armer, steg eller lignende (l5), som muliggjør strømning gjennom mellomrommet mellom den sylindriske del (lo) av ventilhuset og mantelen (l4).

5. Ventil ifølge et av kravene 1 til k, karakterisert ved at den enden av 'belgen (23) som bærer ventillegemet (28) er forskyvbart styrt mot mantelens ( lk) innside (fig. 1 ; fig. 3 og '1 ) .

6. Ventil ifølge krav 5, karakterisert ved at mantelen utgjøres av den ene delen (l^) av et teleskoprør, hvis andre del (l^l er forbundet med den enden av belgen (23) sorn bærer ventillegemet (28).

7. Ventil ifølge et av kravene 1 til 6, karakterisert ved at belgens (23) vegg er utført av flere skikt av tynn stålplate som . er bøyet til sylinderform og er utformet med pressede riller innvendig og utvendig.

8. Ventil ifølge et av kravene 1 til 7»karakterisert ved at to ventillegemer (28, 28') med tilhørende belg (23, 23') er anordnet i ventilhuset.(l0-13) for samvirke med hvert sitt sete (l2; 36) i den ene respektivt andre enden av ventilens g j en nom s tro inni n gspa s sa. s j e .

9. Ventil ifølge et av kravene 1 .til 8, karakterisert ved at mantelen (l'l ) er anordnet med g j ennombry ting (32) for innslipping av det gjennom ventilen passerte medium i mantelens indre.

10. Ventil ifølge et av kravene 1 til 9» karakteri- s e r t ved at ventillegemet (28) er anordnet med et skikt (4o) av elastisk materiale i området for samvirke med setet (36).

11. Ventil ifølge et av kravene, 1 til 10, karakterisert ved at ventillegemet (28)- er ettergivelig belastet i retning fra sitt sete (l2) ved hjelp av en inne i belgen (23) anordnet, med ventillegeme t (28) forbundet strekkijær (31) (fig. 1 og 2).

12. Ventil ifølge et av kravejie 1 til 10, karakterisert ved at ventillegemet (28) er ettergivelig belastet i retning fra sitt sete (36) ved hjelp av belgens (23) iboende fjærkraft (fig. 3 og k).